Нефтепереработка

Качество добываемой нефти – это основной фактор, влияющий на рынок нефтепереработки. Специалисты отмечают, что за последние годы вектор добычи сырой нефти сдвигается в пользу извлечения продукта высокой вязкости (тяжелой нефти). Это движение отражается и на перерабатывающих сырье заводах, изменением производственных структур и технологического оборудования.

История нефтепереработки

Формирование черного золота – это процесс, который занимает в природе до 330-360 миллионов лет, найти сырую нефть можно на глубине в десятки метров или же на километровых глубинах. История добычи на территории СССР начинается с 1847 года, когда в Баку была сделана первая скважина, что впоследствии сделало этот регион первопроходцем в добыче сырой нефти. Развитие нефтедобычи и переработки по историческим датам:

Польский химик Лукасевич, который занимался фармацевтикой, предложил в 1853 году применять керосин как источник света в процессе его горения. Он же открыл процесс извлечения керосина из нефти и сделал первую керосиновую лампу. Лукасевич построил в Австрии первый завод перегонки нефтепродуктов.

1859 год ознаменовался первыми скважинами в США, в штате Пенсильвания, когда их бурили для добычи воды, а попадали на нефтеносные пласты. Ценность этого продукта уже была известна, важен был процесс легкой добычи этого сырья.

Кубань 1864 года зарекомендовала себя в истории нефтедобычи первой скважиной, выполненной механическим способом. Использовалась паровая машина и буровой станок.

Кавказ 1866 года (промысел Кудакин), добыча нефти, организация первой буровой.

Согласно статистике, в конце двадцатого века запасы всей нефти составляли немногим более триллиона баррелей. Баррель – это единица меры нефти, которая приравнивается к 159 литрам. Как эталон качества, принимается сорт нефти «Brent». Чем больше отличий от эталонного барреля, тем дешевле нефть.

Современный рынок и перспективы нефтепереработки

Природные ископаемые всегда ценны для государства, но нефть является основным показателем богатства страны, вокруг нее выстраивается экономика государства. Россия – это передовая страна по добыче сырой нефти, которая входит в первую тройку лидеров по нефтедобыче. Кроме РФ в лидерах находятся Саудовская Аравия и США. В первой тройке идет постоянная борьба за лидерство по рейтингу нефтедобычи.

Активная добыча углеводородов ведется в таких странах, как:

  • Китай;
  • Ирак;
  • Иран;
  • Канада;
  • ОАЭ;
  • Кувейт;
  • Венесуэла.

Рейтинг добычи нефти, не зависит от объема имеющихся в стране разведанных объемов нефти. В последнее время для поддержания стоимости этого продукта, страны ОПЕК совместно с Россией приостанавливают количество добываемого сырья.

Нефтедобыча, нефтепереработка и нефтехимия предприятия

Компания Vygon Consulting, проводящая в России консалтинговые исследования, провела мероприятие по исследованию и анализу состояния нефтяной отрасли на 2016 год и перспективному развитию ее до 2018 года.

Результаты этого исследования следующие:

Зафиксировано снижение объемов переработки сырой нефти в 2016 году объем недополученных продуктов составил 3,5 миллионов тонн.

С восстановлением стоимости барреля нефти 2017 год ознаменуется ростом объемов переработки на 2 миллиона тонн и по итогам 2018 года на 8 миллионов тонн продуктов, что вернет изначальные на 2014 год 289 миллионов тонн нефтепродуктов. Достигается рост следующими действиями: модернизация процессов производства, оптимизация структуры предприятия НПЗ, увеличение маржи.

Рост объема переработки сырья растет из-за правильных действий с НК РФ, по отношению к НПЗ, что дало возможность сохранить финансовые позиции российских нефтяных компаний на рынке.

Специалисты отмечают, что современный экспорт продуктов нефтепереработки имеет вектор направления, это Ближний Восток (Иран), Африка.

Продукция нефтепереработки и нефтехимии

Россия, это один из мировых лидеров по выпуску нефтепродуктов и переработки сырой нефти. На территории РФ работает больше 50 предприятий по направлению нефтехимия и переработка исходного сырья, это: РНК, Омск НПЗ, Лукойл-Норси, другие предприятия. Все они имеют тесный контакт с добывающими компаниями: Роснефть, Газпром, Лукойл, Сургутнефтегаз.

Специалисты акцентируют внимание, что топливная отрасль, это не одно предприятие, а совокупность нескольких отраслей взаимно связанных. НПЗ – комплекс, который с помощью технологических линий, цехов и агрегатов, при наличии вспомогательных служб выпускает необходимый объем нефтепродуктов, а также изготавливает сырье для нефтехимии.

Предприятия переработки специалисты делят на группы:

  • топливное направление НПЗ;
  • нефтехимический и топливный профиль НПЗ;
  • топливо-масляное направление НПЗ;
  • предприятия топливо-нефтехимического и масляного направления.

Три основных сегмента нефтепереработки в РФ:

  • предприятия НПЗ – крупные, это 27 объектов, суммарно перерабатывают 262 миллиона тонн сырья за год;
  • предприятия, перерабатывающие нефть и газ, сектор Газпрома, суммарно 8,4 миллиона тонн за год;
  • небольшие предприятия НПЗ, более 50 объектов, имеющих суммарную переработку около пяти миллионов тонн за год.

Итогом работы НПЗ на территории России является получение нефтепродуктов: моторное масло, бензин разных марок, авиационное топливо, керосин, ракетное топливо, мазут и другие тяжелые фракции. Стратегия развития отрасли, это надежное обеспечение продуктами переработки государственных и частных структур в РФ.

Нефтепереработка Казахстана

На территории Казахстана в 2017 году уже добыто больше 28 миллионов тонн нефти, это в два раза выше показателей прошлого года за этот же временной период. Увеличение объемов добычи характеризуется способностью переработки сырья. Канат Бозумбаев, министр энергетики республики, отметил, что увеличение добычи стало возможно из-за пуска нового месторождения, Кашаган.

На фактор роста повлияли своевременно модернизированные НПЗ: Атырауское предприятие переработки, Шымкентское и Павлодарское предприятия. В ходе модернизации производств было установлено новое оборудование, произведена наладка новых технологических процессов. Продукты этих НПЗ позволяют полностью закрыть потребности Казахстана в нефтепродуктах. Хотя итоги 2016 года показали зависимость Казахстана в поставках бензина на 40% от потребностей, в основном, это высокооктановые марки.

Нефтепереработка в США

Для специалистов и экспертов показатели запасов нефти в США являются индикатором котировки этого продукта между его спросом на рынке и существующих предложений. Информацию о количестве нефти в США публикует API (American Petroleum Institute), институт нефти Америки.

В еженедельный отчет входит:

  • количественный запас бензина;
  • сколько нефти в запасе;
  • наличие керосина;
  • количество мазутного топлива;
  • сколько дистиллятов.

Перечисленные продукты в американской переработке нефти занимают 85%. Есть и другой отчет, который представляет независимая структура – Энергетическое агентство Америки EIA. Единственная разница в цифрах состоит и в том, что: агентство EIA – указывает данные от министерства Энергетики США, агентство API – это прогнозы на ближайшее время.

Цифры отчетов сказывают на все политике в области продажи нефти. Это связано с тем, что чем больше фактические запасы стратегических природных ископаемых в США, тем ниже цены на нефть на мировом рынке.

Крупные центры нефтепереработки США

Америка в добыче нефти всегда находится в первой тройке, постоянный запас колеблется в пределах 20,8 миллиарда баррелей, что составляет 1,4% мировой добычи «черного золота».

Центры нефтепереработки в США располагаются вдоль побережья атлантического океана:

  • портовые объекты для переработки импортной нефти, Северо-Восток США;
  • центры переработки вдоль магистральных транспортных каналов подачи нефти.

В экономике США прибыль, получаемая от продажи продуктов переработки нефти, занимает существенную позицию, это почти 7% от всего ВВП, 36,7% нефти в Америке расходуется на энергетические нужды.

Добыча сланцевой нефти для Америки необходимость, чтобы понизить зависимость от сырья Саудовской Аравии, Нигерии, Канады, Венесуэлы, других стран.

Компания WBH Energy, является лидером в добыче нефти, а наиболее освоенными районами считаются: Аляска, шельфовая добыча в Мексиканском заливе, Калифорния, Техас. До 2015 года в США был запрет на экспорт собственной нефти, сейчас его сняли, для привлечения европейского рынка на реализацию собственного сырья.

Компании и заводы нефтепереработки в России

Рассмотрим топ 5 крупных и передовых предприятий НПЗ в России, которые суммарно уже перерабатывают около 90 миллионов тонн сырой нефти.

Представленный рейтинг включает государственные заводы и частные компании, это:

  • НПЗ город Омск, «Газпром Нефть ОНПЗ», структура Газпрома России, владелец Газпром Нефть, год строительства 1949, год пуска в эксплуатацию 1955 год. Мощность предприятия 20,88 миллиона тонн. Отношение переработки к выпускаемой продукции (глубина переработки), достигает 91%. Продукция завода: топливо разных марок, кислоты, битум, другая продукция. На предприятии следят за экологической чистотой, выбросы в атмосферу сократились по сравнению с 2000 годом в пять раз.
  • Киришский НПЗ, «Киришинефтеоргсинтез», это завод Сургутнефтегаза, который имеет мощность 20,14 миллиона тонн, расположен в ленинградской области город Кириши, пуск в эксплуатацию в 1966 году. Глубина перерабатываемого сырья 54%. Отличительная черта производства, это выпуск не только ГСМ, но также: аммиак, ксилол, битум, растворители, газ. Нет фиксаций вредных выбросов в атмосферу.
  • Рязанский НПЗ, «Рязанская нефтеперерабатывающая компания, структура Роснефти. Имеет мощность 18,81 миллиона тонн. Продукция завода: автомобильный бензин разных марок, дизельное топливо, котельное топливо, авиационный керосин, битумы для строительной отрасли и дорожных работ. Глубина переработки достигает 68%. На заводе работает центр исследований экологии в регионе, ежегодно производятся лабораторные исследования и замеры вредоносных выбросов в атмосферу.
  • Предприятие компании Лукойл «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», город Кстово, Нижегородская область. Мощность предприятия 17,1 миллиона тонн, пуск завода в эксплуатацию в 1958 году. Глубина переработки до 75%. Предприятие города Кстово производит около 70 видов продукции, включая топливо и ГСМ, кроме этого есть собственная специфика, это выпуск пищевого парафина.
  • Предприятие «Лукойл-Волгограднефтепереработка», год пуска в эксплуатацию в 1957 году, с 1991 года является структурой компании Лукойл. Перерабатывает сырье с глубиной 93%. Мощность предприятия 15,71 миллиона тонн, выпускает продукцию: сжиженный газ, бензин, дизельное топливо, до 70 видов наименований продукции.

Специалистами отмечается увеличение глубины переработки сырой нефти в РФ, увеличение первичной переработки сырья, наращивание мощности предприятиями, этим улучшается качество выпускаемой продукции. Одновременно замечается активная позиция НПЗ в борьбе на уменьшение вредных выбросов и загрязнений атмосферы.

Центры, комплексы и объекты нефтепереработки

Нефть не применяется в сыром виде, она нуждается в первичной и вторичной переработке, чем занимаются центры и комплексы по всему миру.

Россия считается лидером добычи, но не является лидером переработки «черного золота», мировые центры располагаются по рейтингу:

  • Соединенные штаты Америки;
  • Япония;
  • Германия;
  • Франция;
  • Китай;
  • Англия;
  • Бразилия;
  • другие государства.

Объемы российской продукции переработки на рынке представлены следующими компаниями: Лукойл, «Салаватнефтеоргсинтез», «Уфаоргсинтез», «Башкирия химия» и другие компании. В Московской области и в промышленной зоне столицы располагаются следующие передовые предприятия нефтехимии: «Полимерия», «АкваХим», «Роспоставка», «ХимЭкспресс», и другие предприятия.

Эксплуатация объектов нефтепереработки

Объекты нефтепереработки, это сложные по организации системы, которые решают задачи переработки углеводородного сырья в продукцию товарного вида или в полуфабрикаты для нефтехимии.

Основные элементы, входящие в эксплуатацию объектов НПП:

  • реакторы и технологические трубопроводы;
  • колонные аппараты;
  • резервуары и компрессорное оборудование совместно с насосами.

Кроме, основного оборудования и установок в эксплуатации объектов НПП задействовано оборудование, обеспечивающее технологический процесс:

  • электрические шкафы и другое электротехническое оборудование;
  • системы контрольной измерительной аппаратуры;
  • инженерные системы водного снабжения.

Количество элементов, принимающих участие в эксплуатации объекта НПП, из-за которых может возникнуть аварийная ситуация вследствие их вывода из эксплуатации (поломки), достигает разных значений от сотен до тысяч. По этой причине важно своевременно проводить анализ рисков технологической системы. Существуют специальные методики для проведения подобных расчетов.

Технологии нефтепереработки

Переработка нефти на предприятиях НПЗ заключается в прохождении сырья нескольких стадий:

  1. Деление исходного сырья по фракциям, параметр, отвечающий за это, температура кипения.
  2. Применение химически соединений в переработке полученных объединений, получение товарного продукта.
  3. Процесс смешивания составляющих с добавлением специальных смесей.

Нефтехимия – это научное отделение, которое занимается тщательной переработкой исходного сырья. Задачей этого направления является получение конечного продукта из нефти, а также полуфабрикатов для химической отрасли.

Основная продукция - это аммиак, кетон, кислота, спирт, альдегиды и другие соединения. Для получения нефтехимической продукции сейчас используется только 10% из добытой нефти и переработки ее.

Основные технологические процессы и способы нефтепереработки

Основные процессы переработки нефти, это первичные, которые не делают химического воздействия на исходное сырье, происходит деление добываемой нефти на фракции, а также вторичные, когда ставится задача получения больших объемов топлива воздействием на химическую структуру нефти и получением более простых соединений.

Первичный процесс состоит из трех стадий:

  • подготовительный этап добытой нефти, проводится очистка и удаление газов с водой, применяется электрообессоливающее оборудование;
  • атмосферная перегонка очищенного сырья, где применяется ректификационная колонна, и получают фракции: керосин, бензин, дизельное топливо;
  • дальнейшая перегонка – для получения мазута.

Каталитические процессы в нефтепереработке

Каталитический процесс применяется для увеличения качественного продукта на выходе. К современным каталитическим процессам можно отнести: сероочистка, крекинг, гидрокрекинг, риформинг, изомеризация.

Одним из широко используемых каталитических процессов является каталитический крекинг, за счет которого появилась возможность получения больших объемов в переработки сырья фракций с низким порогом кипения. За счет применения современных катализаторов с синтетическими цеолитами элементы окислов редкоземельных металлов объем, получаемой продукции увеличился до 40%.

Катализаторы в нефтепереработке

В каталитических процессах большое значение имеют применяемые катализаторы. Например, гидрокрекинг заключается в расщеплении структуры углеводорода под давлением в водородной среде.

Процесс риформинга предполагает использование катализатором тонкодисперсной платины, которая наносится на окисноалюминиевый носитель. Таким образом, из парафинов получается ароматический продукт для высокооктановых марок бензина и ароматических полуфабрикатов для химической отрасли. Применение рения в качестве добавок к катализаторам позволило интенсифицировать процесс переработки. Платиновые и палладиевые катализаторы необходимы для получения лучшего качество бензина.

Ректификация в нефтепереработке

Процесс нефтепереработки, который происходит при разделении смесей за счет движения встречных масс и применяемого теплового обмена между жидкостью и паром, называют ректификацией. Этот процесс является первичной переработкой исходного сырья, когда при делении на фракции получается следующая продукция: дизельное топливо, бензин, керосин, мазут.

В ректификации светлые фракции (бензин и керосин, дизтопливо) получают на установках АТ (атмосферные трубчатки). Нагревание происходит в трубчатой печи. Остаток этого перегона мазут перерабатывается в вакуумной установке для получения моторных и смазочных масел.

Вторичные процессы нефтепереработки

В нефтепереработке вторичные процессы доводят полученные продукты первичной переработки к товарному виду.

Виды вторичных процессов:

  • увеличение объема (углубление переработки) применяя крекинг термический и каталитический, гидрокрекинг;
  • улучшение качества путем применения риформинга, гидроочистки, изомеризации;
  • получение ароматических углеводородов, производство масел.

Риформинг применяется в основном для бензина. При риформинге происходит насыщение ароматическими смесями для получения высококачественного бензина.

Гидрокрекинг необходим для получения качественного дизельного топлива. В процессе используется способ молекулярного расщепления газа в излишках гидрогена.

Современное оборудование переработки - это комбинированные установки, где сочетаются первичные и вторичные процессы.

Глубина нефтепереработки

Глубиной переработки нефти называют параметр (ГПН), который показывает соотношение между количеством добытого сырья и полученного товарного продукта или полуфабрикатов для химии. На основании ГПН определяется эффективность НПЗ.

От качества исходного сырья зависит значение ГПН, а также сфера применения продукции. Западные страны считают ГПН только в топливном направлении, и берут во внимание только продукты светлой фракции. Специалисты сейчас подразделяют НПЗ по виду переработки на: углубленной и неглубокой. Показатель ГПН указывает на насыщенность производства оборудованием и установками переработки исходного сырья.

Автоматизация процессов нефтепереработки

Нефтяная переработка является комплексом взаимосвязанных процессов (физических и химических), которые должны улучшить качество продукта на выходе. Автоматизация НПЗ повышает эффективность производственных процессов. В современных условиях требования к получаемому качественному продукту могут реализовываться вводом автоматического контроля для получения товарного продукта.

Для повышения уровня автоматизации НПЗ:

  • внедряются технологические идеи с использованием цифрового оборудования;
  • применяются регулирующих автоматических устройств.

Автоматизация предприятия снижает расходную часть НПЗ, дает возможность компьютерного слежения за процессами.

Установки, аппараты, оборудование нефтепереработки

Предприятия нефтяной переработки используют в основном следующее оборудование и установки: резервуары и генераторы, фильтра, газовые и жидкостные нагреватели, факельные системы, паровые турбины и теплообменники, компрессорные установки, трубопроводы и другое оборудование.

Предприятия НПЗ применяют печи для термической перегонки нефти и деления ее на фракции. Для сжигания остатков получаемых от производственного процесса используются трубчатые печи. Основой переработки является деление сырья на фракции. Затем, с учетом направленность НПЗ и вида оборудования, происходит дальнейшая переработка первичной продукции, проводится очистка и последующее деление для получения товарного вида продукции.

Печи и теплообменники в нефтепереработке

Печи, применяемые в нефтепереработке – это агрегаты, необходимые:

  • для подогрева добытой нефти, эмульсии, газового конденсата и газа;
  • для обеспечения процесса рекуперации;
  • для пиролиза нефти.

Основная проблема в использовании печей в нефтепереработке, это коксообразование, когда происходят процессы крекинга, что приводит к неэффективному использованию трубопроводов, теплообменников.

Теплообменник – это устройство, без которого НПЗ работать не может. Количество теплообменников на предприятии зависит от объема конечного товара и технологической оснащенности.

Современное предприятие нефтепереработки имеет около 400 устройств теплового обмена, среда, которая проходит в них: дизельное топливо, керосин, бензин, мазут. Применяемое давление в теплообменники достигает 40 атмосфер, когда среда нагревается до 400 градусов Цельсия. Часто используются устройства, рассчитанные на давление 25 атмосфер, это зависит от профильных технологий НПЗ.

Реакторы нефтепереработки

Предприятия НПЗ для улучшения параметра ГПН (глубины очистки) используют реакторное оборудование для таких процессов, как: гидроочистка, риформинг, гидрокрекинг, гидроконверсия. Это оборудование для глубоко переработки исходного сырья, получения бензина европейских марок.

Оборудование изготавливается по лицензиям таких мировых компаний: ExxonMobil, Chevron Lummus Global.

Продукты и отходы нефтепереработки

Когда добытая нефть отправляется на переработку, на выходе помимо товарной продукции всегда присутствуют отходы нефтепереработки. Основные продукты нефтепереработки это продукция НПЗ полученная путем применения процессов первичной и вторичной переработки, к ним относятся: высококачественный бензин, дизельное топливо, авиационный керосин, ракетное топливо, моторные масла, мазут, продуты нефтехимии.

К отходам нефтепереработки относят адсорбенты. Это химические вещества, которые нельзя подвергать дальнейшей регенерации. Основным методом утилизации отходов является сжигание. Но сжигание может наносить существенный вред окружающей среде.

Есть варианты применения золы и шлака, отходов нефтепереработки, как наполнителей для строительной продукции, редко используются для удобрений или же для получения химических элементов. Когда нельзя провести утилизацию отходов их отправляют на хранение в специальные отвалы.

Экология и охрана окружающей среды при нефтепереработке

Предприятия НПЗ оказывают влияние на экологию всего региона. Весь процесс переработки сопровождается наличием вредных веществ в экологии региона.

На крупных заводах НПЗ есть собственные лаборатории для постоянного контроля вредных выбросов в атмосферу. Исходя из направленности работы перерабатывающих предприятий, можно говорить о вреде, который может наноситься экологии. Например, при переработке сернистой нефти загрязнения атмосферы распространяется на большие расстояния. Поэтому на каждом предприятии плановая работа по уменьшению загрязнений окружающей предприятие среды.