Первичная переработка нефти

Процессы первичной переработки нефти

Методы переработки нефти делятся на первичные и вторичные. Рассмотрим первичные методы при поступлении нефти на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ).

Схема НПЗ

Предварительная подготовка нефти

Поступающая на НПЗ нефть очищается от механических примесей, легких газов, а также обессоливается и обезвоживается на установках ЭЛОУ.

Ректификация

Предварительно подготовленная сырая нефть разделяется на группы углеводородов (фракции) при помощи процессов первичной переработки — атмосферной перегонки и вакуумной дистилляции.
Сам процесс переработки представляет собой испарение сырой нефти и отгон полученных фракций за счёт разности температур закипания. Такой процесс называется прямой перегонки или ректификацией.

Атмосферная перегонка — происходит в ректификационной колонне при атмосферном давлении. В результате которой получают бензиновую, керосиновую, дизельную фракции и мазут.

Вакуумная дистилляция — разделение мазута, оставшегося от атмосферной перегонки, до гудрона с получением либо широкой дистиллятной фракции (топливный вариант), либо узких масляных фракций (маслянный вариант).

Таким образом, результатом первичной переработки нефти являются нефтепродукты и полупродукты для дальнейшей переработки вторичными методами с улучшением их товарного качества.

Процессы вторичной переработки нефти

Методы вторичной переработки нефти можно разделить на термические и каталитические.

Методы вторичной переработки нефти

Методы, используемые для вторичной переработки нефти можно разделить на термические и каталитические процессы.

Висбрекинг

Висбрекинг – процесс выработки из гудрона и подобных ему остаточных продуктов нефтепереработки котельного топлива с улучшенными эксплуатационными свойствами, характеризующимися пониженными уровнем вязкости и показателем температуры застывания.

При термическом крекинге происходит выработка дополнительного объема светлого сырья, также при использовании этого процесса обработки возможно получение нефтепродуктов, используемых на оборудовании, применяемом для производства электродного кокса и сырья, на основе которого получают технический углерод. Объем получаемого светлого нефтепродукта при этом достаточно низок и требует дальнейшей обработки.

Во время термического крекинга неизбежно образуется остаточное вещество – кокс, который принято считать вредным побочным продуктом, из-за чего дальнейшее углубление процесса переработки становится невозможным. Вместе с тем, в ряде случаев коксование (термическая обработка для выработки кокса с целью его дальнейшего использования) применимо в нефтяной промышленности, что позволяет в значительной мере увеличить объем получаемых светлых дистиллятов.

В последние годы процесс замедленного коксования (метод, при котором кокс вырабатывается в необогреваемых камерах) приобретает все большую популярность. Применение бензиновых фракций, содержащих большое количество серы и непредельных углеводородов, в товарных бензинах осложняется необходимостью дополнительного облагораживания. В качестве компонента дизтоплива допустимо использование легкого газойля, но его возможно применять только после гидроочистки.

Пиролиз

Самым жестким из всех термических процессов нефтепереработки является пиролиз. Пиролизные установки применяются для получения пропилена, этилена и других углеводородных газов, для которых характерно высокое содержание непредельных углеводородов. Благодаря выделению жидких продуктов при пиролизе возможна выработка ароматических углеводородов.

Чтобы избежать перемещение газов на дальние расстояния, пиролизные установки принято размещать непосредственно на территории химзаводов, но есть исключения, например, Кстовский НПЗ в Волгограде.

Каталитический крекинг

Глубокая нефтепереработка стала возможной после изобретения каталитического крекинга, что делает его одним из самых важных процессов нефтяной промышленности. Введение в эксплуатацию этого вида термической обработки стало возможным после получения эффективных катализаторов с длительным сроком эксплуатации.

Основное преимущество каталитического крекинга заключается в возможности применения при переработке фактически любых нефтяных фракций, при этом конечный продукт отличает высокое качество. Также стоит отметить его легкую сочетаемость с иными процессами, такими как гидроочистка, алкилирование и т.д. Благодаря своей универсальности этот процесс весьма распространен в промышленности.

Алкилирование

Метод селективной каталитической полимеризации, называемой олигомеризацией, и алкилирования, при котором применяют пропан-пропиленовую и бутан-бутиленовую фракции, выделенные в процессе разделения непредельных газов, делает возможным получение высокооктановых компонентов бензина.

Самым распространенным является процесс алкилирования изобутана олефинами при воздействии серной или фтористоводородной кислот. Стоит отметить, что применение метода алкилирования на практике ограниченно сложностью выведения изобутана: в значительном количестве он содержится только в газах, получаемых в ходе каталитического крекинга и гидрокрекинга, либо может быть выделен из попутного газа.

Олефины содержатся в газах, получаемых при каталитическом, термическом крекинге и коксовании. Выход легкого алкилата с октановым числом 92-95, являющегося целевым продуктом метода, достигает до 200-220% от объема олефинов, содержащихся в сырье.

Каталитический риформинг

Выполняемый с целью увеличения уровня детонационной стойкости бензинов, а также производства ароматических углеводородов процесс называется каталитическим риформингом. Этот процесс также позволяет получить широко используемый в ходе гидроочистки нефтяных дистиллятов водородсодержащий газ.

Процесс выполняется на установках каталитического риформинга.

Сырье для переработки путем риформинга – прямогонный бензин с октановым числом 80-85 единиц. Данный метод нефтепереработки позволяет вывести 78-82% конечного продукта. Вместе с тем, получаемый таким способом базовый бензин содержит достаточно высокий процент ароматических углеводородов (50-65%), в том числе до 7% бензола, что в значительной степени увеличивает уровень образования нагара и способствует увеличению уровня выбросов в атмосферу канцерогенных веществ, а также содержит недостаточное количество легких фракций.

Для получения бензина, соответствующего утвержденным стандартам, используют легкие изопарафины, которые выводят из парафинов нормального строения с помощью каталитической изомеризации в водородсодержащей среде.

В виде компонента товарного бензина на нефтеперерабатывающих заводах в процессе выработки сырья риформинга остается наиболее легкая часть прямого бензина, так называемая головка. При этом для основной доли перерабатываемой нефти характерно наличие головной фракции с низким октановым числом. Повышение октанового числа легкой фракции на 15-20 единиц возможно путем ее изомеризации, что позволяет использовать ее в качестве компонента товарного бензина.

Гидрокрекинг

Гидрокрекингом называют процесс переработки мазута, вакуумного газойля или деасфальтизата под давлением водорода, предназначенный для получения любых видов светлых нефтепродуктов, в том числе автомобильного бензина, дизельного топлива, сжиженных газов и других видов светлых нефтепродуктов. Вид конечного продукта зависит от настроек и объема используемого водорода.

Гидрокрекинг применяют и для выработки легкокипящих углеводородов. В этом случаем сырьевым материалом выступают среднедистиллятные фракции и тяжелый бензин.

С помощью процесса гидрокрекинга возможна выработка только продуктов разложения, реакции уплотнения при этом методе обработки нефтепродукта подавляются из-за воздействия водорода.

Предприятия, специализирующиеся на производстве топливно-масляной продукции, получают дистиллятные фракции посредством выделения из фракций вакуумного газойля, остаточные масляные фракции – из диасфальтизата гудрона. Обычно при производстве масел используют экстракционные процессы. При этом условия, необходимые для успешного протекания процессов переработки, различны, что обусловлено различием химического состава конечного продукта, получаемого из нефтей разного происхождения.

Для нормального функционирования сегодня нефтеперерабатывающие заводы должны отвечать следующим требованиям:

— иметь возможность производства достаточного объема конечного продукта, чтобы полностью покрывать потребности региона;

— производить продукцию, отвечающую современным высоким стандартам качества;

— стремиться к налаживанию безостановочного процесса нефтепереработки;

— осуществлять комплексное производство продукции нефтегазовой отрасли;

— удерживать высокий уровень конкурентоспособности;

— отвечать всем нормам технологической и экологической безопасности производства.

>Капля нефти: можно ли заработать на очень маленьких нефтяных компаниях

Налоговый пресс

Конец октября в 2008 году выдался под Усинском (Республика Коми) неожиданно теплым. Нефтяники радовались: суровая зима запаздывала, можно было продолжать бурить. Поэтому, когда от владельца «Нобель Ойл» Григория Гуревича поступило из Москвы распоряжение полностью остановить нефтедобычу, люди опешили. «Честно говоря, мы были обескуражены. Каждый стал думать: а как же завтра хозяин поступит, может, вообще всех разгонит», — рассказывает мастер по добыче нефти Александр Бондарь.

В Москву пошли тревожные депеши: работники отказываются уходить с месторождения, хотят добывать нефть и дальше. Гуревич понял, что решение надо принимать стремительно: если нефтяники продолжат бурить, его компания «Нобель Ойл» просто разорится.

Добыча нефти ведет к убыткам? Именно так, подтверждает Гуревич. И виной тому не зарплата нефтяников, а налоги. Дело в том, что одним из следствий мирового кризиса в 2008 году стало резкое снижение цен на нефть — с $140 за баррель в июле до $31 в декабре (Urals). Высокую экспортную пошлину на нефть нужно было платить по ценам прошлого месяца, а добывать и продавать пришлось бы в текущем. «Если бы мы продолжали качать нефть, то мы бы продали ее на рынке по цене $50, а налог заплатили из расчета $100 за баррель. Как я посчитал, мы бы потеряли $5,5 млн, что в то время было просто катастрофой». Тогда компания Гуревича,
по его словам, единственная в России остановила нефтедобычу на месяц и осталась на плаву.

Налоги до сих пор составляют 60–70% выручки на баррель добычи, причем взимаются они в основном с оборота. Из $100 выручки нефтяник за вычетом налогов и транспорта получает $15–20. «Налоги убивают нефтяную отрасль», — убежденно твердит Гуревич. Без содействия со стороны властей малые нефтяные компании так и будут умирать на самом старте, уверен он.

Кроме налогов главная особенность нефтяного бизнеса — высокая цена входа. Для этого бизнеса нужны огромные оборотные средства. «Чтобы пробурить разведочную скважину, мне нужно $10 млн. А вся годовая прибыль, которую я получаю, — около $50 млн», — говорит Гуревич. Капитальных затрат на баррель нефти у малых компаний в четыре раза больше, чем у вертикально интегрированных холдингов.

Где небольшая нефтяная компания может взять средства на развитие бизнеса? Банки после 2008 года уже не раздают кредиты налево и направо. Особенно тяжело приходится компании, которая еще не добыла нефть, но уже нуждается в деньгах под освоение месторождения, считает Дмитрий Александров, начальник отдела аналитических исследований УК «Универ». «Если пробурили скважину и оказалось, что дебит скважины в три раза ниже прогнозов, банку придется фактически сразу идти на списание долга», — объясняет аналитик. Малым компаниям с собственной добычей, не обремененным долгами, сегодня дают кредиты под 9–10% годовых в долларах, что в 2,5 раза выше ставок, по которым берет кредиты, например, «Газпром нефть». Но есть и другой путь — проводить публичные размещения, привлекать средства частных инвесторов. По этому пути пошло большинство «малых» нефтяников. С разными результатами.

Публичный просчет

Имена Вячеслава Ровнейко и Георгия Рамзайцева ничего не говорят широкой публике, но отлично знакомы тем, кто работает в нефтяной отрасли с советских времен. Выходцы из Союзнефтеэкспорта (монополист по экспорту нефти в СССР), в 1990-е они работали в трейдинговой компании Urals (там же делал первые шаги в бизнесе Геннадий Тимченко). В начале 2000-х, пригласив в партнеры бывшего зятя Бориса Ельцина Леонида Дьяченко, они решили заняться нефтедобычей и основали компанию Urals Energy.

В середине 2000-х казалось, что цены на нефть, а за ними и акции нефтяных компаний будут расти бесконечно. Когда в 2005 году основатели Urals Energy решили попытать счастья на бирже, никто и помышлять не мог, что их может постигнуть неудача.

На момент размещения в портфеле Urals Energy были четыре небольших добывающих предприятия в России с суммарными запасами 12,3 млн т нефти. Главным активом фирмы была лицензия на Пограничное месторождение на Сахалине. Его предполагаемые ресурсы оценивались в 100 млн т нефти, которые, правда, предстояло подтвердить. Инвесторов это не смутило: спрос на акции в пять раз превысил предложение. За 32%-ный пакет Urals Energy выручила $114 млн, а капитализация компании на Лондонской бирже превысила $350 млн. Через год она стоила уже на 65% дороже.

У Urals Energy был точный расчет — в следующие два года компания потратила почти $600 млн на покупку лицензий на месторождения, которые находились в непосредственной близости к строившемуся тогда нефтепроводу ВСТО. По нему российская нефть из Восточной Сибири должна была пойти на азиатско-тихоокеанский рынок. Осваивать новый регион компания собиралась на деньги Сбербанка, но трубопровод был введен с опозданием более чем на год, и в условиях кризиса 2008 года рассчитываться с банком стало нечем. В 2009 году компания вынуждена была отдать Сберу свои активы за долги.

После кризиса интерес инвесторов к российским бумагам упал, снизились и котировки. О новых IPO не могло быть и речи. Поэтому предпринимателю Дмитрию Скорнякову в поисках денег для развития своей компании пришлось проявлять изобретательность.

В начале 1990-х Скорняков занимался нефте- и газотрейдингом, перепродавая топливо Ангарской нефтехимической компании. «Это было время бартерных схем: дизельное топливо давали за муку. Иногда были невообразимые схемы, в которых принимали участие гвозди, рубероид и все, что можно представить», — вспоминает Скорняков. Позже он стал скупать нефть у малых компаний и продавать ее на экспорт — объемы продаж доходили до 200 000 т в год. В какой-то момент Скорняков решил, что можно и самому консолидировать мелких нефтегазодобытчиков. Он купил небольшую компанию «Медведица Нефть», выигравшую разведочную лицензию на нефтегазовое месторождение, вложил полтора десятка миллионов рублей и прошлым летом открыл в Волгоградской области запасы природного газа объемом 70 млн куб. м. Их стоимость он оценивает в 200 млн рублей. Но этого все равно мало, чтобы привлечь кредит в банке.

Скорняков зарегистрировал Закрытый паевой фонд прямых инвестиций, которым владеет лондонская Devon & Partners Investments, и внес туда добывающие предприятия, а частным инвесторам предложил покупать паи, таким образом финансируя добычу. Впрочем, инвесторы пока не оценили новый проект и паи не купили. Но собеседник Forbes из окружения Скорнякова утверждает, что проектом будто бы интересуются представители Романа Абрамовича и китайские инвесторы.

Последнее IPO в нефтегазовой отрасли состоялось в середине января 2012 года на Лондонской фондовой бирже. Разместилась RusPetro — нефтяная компания с тремя месторождениями в Ханты-Мансийском автономном округе с общими запасами 200 млн т и добычей чуть более 200 000 т в год. Всего компания, среди акционеров которой бывшие менеджеры РАО «ЕЭС России» Александр Чистяков и Андрей Раппопорт, привлекла $250 млн, по итогам размещения капитализация составила $950 млн. Но цена акций стала снижаться на следующий же день и к концу 2012 года упала почти вдвое.

Низкие цены на российские нефтяные активы — плохая новость для китайского государственного инвестфонда China Investment Corporation. Осенью 2009 года за $270 млн китайцы купили 45% компании «Нобель Ойл», еще 5% этой компании за $30 млн достались гонконгской Oriental Patron Financial Group. Вся «Нобель Ойл» с запасами 13,4 млн т нефти была оценена в $600 млн, что для кризисной поры совсем неплохо. По словам основателя «Нобель Ойл» Григория Гуревича, инвесторы оценили ее высокую по сравнению с вертикально интегрированными холдингами рентабельность.

Во время сделки Гуревич пообещал партнерам разместить акции компании на одной из площадок в Азии. Но пока ничего не получается. Гуревич рассказывает, что после нескольких не слишком удачных для инвесторов размещений участники рынка отказываются верить русским компаниям. «Инвесторы предлагали нам дисконт процентов шестьдесят», — говорит Гуревич.

Все на продажу

Малые нефтяные компании с трудом сводят концы с концами? Отнюдь нет.

В начале 2004 года финансисту Максиму Барскому, скупавшему ценные бумаги, позвонил президент группы «Аллтек» Дмитрий Босов. «Босов сказал: тут собираются банкротить нефтяную компанию, но она публичная — посмотри, ты понимаешь в этом больше. Я посмотрел и говорю: давай в нее инвестируем», вспоминает Барский. Это была компания Vostok Oil, суммарные запасы которой на трех месторождениях в Томской области оценивались примерно в 9 млн т, а добыча была около 74 000 т в год.

По словам Барского, компания была в предбанкротном состоянии. На двоих с Босовым они вложили в компанию около $16 млн, став ее крупнейшими совладельцами. Первым делом Барский избавился от иностранных топ-менеджеров и сел в кресло гендиректора. Сам он разбирался с финансами, а заниматься добычей позвал бывших юкосовцев во главе с вице-президентом Вячеславом Першуковым. Vostok Oil была переименована в West Siberian Resources (WSR) и начала агрессивно скупать выставлявшиеся на продажу лицензии. На одном из аукционов компания Барского переиграла лично участвовавшего в торгах легендарного гендиректора «Сургутнефтегаза» Владимира Богданова, предложив за лицензии с суммарными запасами 12,5 млн т $67 млн. В 2005 году WSR потратила еще больше, $100 млн, на выкуп компании «Печоранефть» у структур Александра Мамута. Зато на следующий год 10% уже самой WSR за $90 млн купила испанская нефтегазовая компания Repsol.

Когда в начале 2008 года WSR объявила об объединении с группой «Альянс» семьи Бажаевых, у Барского с Босовым было около 16% акций компании, ее общие запасы — около 60 млн т, добыча составляла почти 2 млн т, а капитализация приближалась к $1 млрд. После сделки Барский с партнером продали на рынке по частям свои 8% акций объединенной компании, капитализация которой на момент сделок колебалась между $3 млрд и $4 млрд.

Позже, поработав в ТНК-ВР, Барский решил во второй раз вложиться в малый нефтяной бизнес. Весной 2012 года он приобрел долю в небольшой британской компании Matra Petroleum, владеющей активами в Оренбуржье (извлекаемые запасы 2 млн т). За почти 30%-ную долю он отдал около $7,5 млн.

Барский не скрывает, что Matra его интересует в основном как площадка для развития. На британскую компанию он собирается «вешать» месторождения, чтобы повысить ее стоимость. «Может, кому-то нравится бурить и смотреть, как 30 лет его скважина добывает, — объясняет Барский. — Но я не нефтяник, я финансист. Если тебя рынок оценивает дороже, чем твои денежные потоки, то, я считаю, надо продать и искать что-то недооцененное».

Дальнейшая стратегия Барского в отношении Matra такова: найти перспективный участок на стадии геологоразведки, доказать запасы и продать актив крупной нефтяной компании. Это одна из самых распространенных стратегий на российском рынке.

Индийское несчастье

Томск — настоящий Клондайк малых нефтяных компаний. Их доля в добыче в Томской области увеличилась с 2% в 2003 году до 28,5% в 2011-м. Из 12 млн т, добытых в этом году, 3,4 млн приходится на независимые компании.

В Томскую областную администрацию нефтяника со стажем Владимира Емешева позвали работать в 2004 году. Тогда региону нужно было восстанавливать выпадающие доходы. В ходе дела ЮКОСа «Томскнефтегаз» перешел под контроль «Роснефти». Если при ЮКОСе в 2004 году в области добывали около 15 млн т, то в 2006-м уже 9,6 млн т.

Решить эту проблему должен был Емешев. Став вице-губернатором, курирующим ТЭК, Емешев в первую очередь начал приводить в регион новых налогоплательщиков. Он договорился с «Сибнефтью» перенести предприятие из Омской области в Томскую (теперь это «Газпромнефть-Восток»), сюда же пришла «Русснефть», которой, как рассказывает Емешев, «помогли» взять несколько неплохих месторождений.

Теперь Емешев уволился из правительства и возглавляет Фонд содействия и развития недропользователей, который сам же и создал, будучи замом губернатора. Федеральных чиновников Владимир Емешев не жалует, поскольку, по его мнению, они не понимают, что нужно поддерживать независимые компании, поскольку «это принесет стране большую пользу». Однако именно в Томской области произошла история, сильно испортившая имидж малых нефтяных компаний.

В 2003 году инвестбанкир Питер Левин продал казахские активы в нефтедобыче и подыскивал себе альтернативу в России. «Меня c Питером свели. Мы притирались целый год, — рассказывает Емешев. — В конце концов мне надо было понять, что у него есть деньги, его можно завести на территорию, помочь приобрести участки». Изначально активы, которые приобрел Левин, почти ничего не стоили. Это были стоящие на пороге банкротства «Сибинтернефть» с двумя геологоразведочными лицензиями и «Альянснефтегаз» с шестью. После того как на руках уже были лицензии, Левин привлек у инвесторов порядка $1,4 млн.

Активно информируя рынок о любых позитивных изменениях, Левин постепенно наращивал стоимость компании, пока не продал ее индийской ONGC за невероятные £1,4 млрд ($2,2 млрд по текущему курсу). Учитывая, что к тому времени Левин владел около 6% компании Imperial Energy, он лично получил от сделки около $150 млн. Нынешний директор Imperial Energy Игорь Гончаров не комментирует сделку, однако оценивает общие инвестиции предыдущих хозяев не более чем в $600 млн.

Левину сильно повезло в отличие от покупателей. На момент продажи ежедневная добыча компании составляла 1330 т, но уже к концу 2008 года Левин обещал инвесторам увеличить ее в 2,5 раза (до 3340 т). Спустя три года индийцам удалось с трудом выйти на уровень 2700 т. Первую прибыль компания Imperial Energy, по словам Гончарова, рассчитывает получить по итогам 2012 года, и, по его словам, «сумма будет сильно меньше $50 млн». Даже если оценивать прибыль по верхней планке, проект будет окупаться 50 лет (индийцы успели вложить в компанию еще $300 млн). Левин на вопросы Fоrbes не ответил.

Многие участники нефтяного рынка теперь сочувствуют индийской . Нефтяники признаются: они знали, что ImperialEnergy не так хороша. «Геология на ее участках сложная, добыча требует постоянных и весьма внушительных затрат», — комментирует один из нефтяников эту странную историю.

Пуститься по стране

Из-за «сложной геологии» Барский предрекает большие проблемы мелким томским компаниям. По его словам, добыча нефти в большинстве регионов Западной Сибири сегодня убыточна: «С геологией, которая есть в Западной Сибири, наше налоговое законодательство не позволяет с прибылью добывать нефть. Точка». Когда цена на нефть остановилась на уровне $100 за баррель, затраты продолжали расти. «На обеспечение промысла электроэнергией компании стали тратить втрое больше, чем до кризиса 2008–2009 годов, на транспорт нефти по системе «Транснефти» — вдвое», — перечисляет Барский. При этом налоги для недропользователей Западной Сибири не снижали. А удельный объем добычи на мелких месторождениях той же Томской области слишком низкий, чтобы делать такой бизнес высокорентабельным. «Можно заработать, только если у тебя скважина дает 100–200 т в сутки, — говорит Барский. — А в среднем по России она дает 8–10 т».

Совсем другая ситуация, по его мнению, сложилась в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, включающей Республику Коми и Ненецкий автономный округ, а также в новом регионе нефтедобычи — Восточной Сибири (это главным образом Красноярский край и Иркутская область). Несмотря на то что обустройство месторождений может выйти здесь значительно дороже, чем в районах с развитой инфраструктурой, удельная добыча на скважине — 70–100 т в сутки. Кроме того, государство предоставляет налоговые льготы для нефтяных проектов в Ненецком округе и в Восточной Сибири.

Еще один интересный регион для независимых нефтяников — это Приволжье. «Пермь, Самара, Саратов, Оренбург, — рекомендует Барский. — Да, это старый регион, там очень маленькие месторождения, но зато с хорошими дебитами». При этом есть развитая инфраструктура, возможность вывозить нефть не только по трубе «Транснефти». Бизнесмены это оценили и вкладывают прибыль, которую заработали, скажем, в девелопменте, в приволжские нефтегазовые участки. Например, девелоперская группа «Технологии энергосбережения» (ENSAT) решила заняться также и нефтянкой и разрабатывает Майорское месторождение (запасы 6,6 млн т)
по соседству с участками Барского под Оренбургом.

Григорий Гуревич, «Нобель Ойл» которого работала на территории Республики Коми, в конце 2009 года тоже вышел за пределы региона и купил участок в Ненецком автономном округе. В 2013-м на Каминском будет буриться разведочная скважина. «В НАО для нас будущее, там можно открыть хорошие месторождения, — рассказывает Гуревич. — Стоимость добычи не ниже, чем в Коми, но сейчас о стоимости вообще вопрос не стоит — она везде растет».

Пуститься по миру

В поисках доходов нефтяники бегут из России. Например, Питер Левин вложил вырученные от сделки с ONGC деньги в проект со штаб-квартирой в Лондоне и нефтегазовыми активами в Австралии, Парагвае, Аргентине и США. Теперь он акционер компании President Energy, его доля 25%.

Максим Барский тоже ищет проекты за пределами России. «Вывод, который я сделал, работая еще в West Siberian Resources, — говорит Барский, — нельзя иметь активы только в одной стране. У компании должен быть диверсифицированный портфель активов. Это природа этого бизнеса, если, конечно, у тебя нет сумасшедшего cash-flow, как у ТНК-BP».

Среди стран для инвестиций Барский называет США, страны Африки и Латинской Америки, где рынок открыт для независимых инвесторов. «Бразилия и Колумбия очень привлекательны, заработок на баррель нефти там в 5–6 раз больше, чем в России, — налогообложение другое. Правда, там и цены на участки выше, конкуренция большая».

Даже Гуревич, придерживающийся позиции «я Россию никому отдавать не собираюсь», озаботился покупкой активов за рубежом. О своих участках в Мьянме (бывшая Бирма. — Forbes) он говорит с неохотой, но признает, что работать в России с каждым годом все сложнее. В 2008 году совместно к госкомпанией Myanmar Oil and Gas Enterprise (MOGE) он стал разрабатывать месторождения в Мьянме в режиме соглашения о разделе продукции.

Сейчас Россия — холодная и неприветливая страна для малого нефтяного бизнеса. Самые смелые страхуются активами за границей. Вы все еще хотите получить свою маленькую скважину?

При участии Ирины Малковой (Forbes), Натальи Тимаковой (RusEnergy)

ПЕРЕГОНКА НЕФТИ

ПЕРЕГОНКА НЕФТИ, разделение нефтина составные части (фракции) по их темп-рам кипения в целях получения товарных нефтепродуктов или их компонентов. П. н.- начальный процесс переработки нефти на нефтеперерабат. з-дах, основанный на том, что при нагреве нефти образуется паровая фаза, отличающаяся по составу от жидкости (см. Дистилляция). Фракции, получаемые в результате П. н., обычно представляют собой смеси углеводородов. С помощью методов многократной перегонки нефтяных фракций удаётся выделить нек-рые индивидуальные углеводороды.

П. н. осуществляется методами однократного испарения (равновесная дистилляция) или постепенного испарения (простая перегонка, или фракционная дистилляция); с ректификацией и без неё; в присутствии перегретого водяного пара — испаряющего агента; при атмосферном давлении и под вакуумом. При равновесной дистилляции разделение нефти на фракции происходит менее чётко по сравнению с простой перегонкой. Однако в первом случае при одной и той же темп-ре нагрева в парообразное состояние переходит большая часть нефти. В лабораторной практике в основном применяется простая П. н. с ректификацией паровой фазы на установках периодич. действия. В пром-сти используется П. н. с однократным испарением в сочетании с ректификацией паровой и жидкой фаз. Такое сочетание позволяет проводить П. н. на установках непрерывного действия и добиваться высокой чёткости разделения нефти на фракции, экономного расходования топлива на её нагрев. Применение водяного пара приводит к снижению температурного режима, увеличению отбора нефтяных фракций и повышению концентрации высококипящих компонентов в остатке.

На пром. установках (см. рис.) П. н. вначале проводится при атм. давлении, а затем под вакуумом. При атм. перегонке нефть нагревается не выше 370 оС, т. к. при более высокой темп-ре начинается расщепление углеводородов — крекинг, а это нежелательно из-за того, что образующиеся непредельные углеводороды резко снижают качество и выход целевых продуктов. В результате атм. П. н. отгоняются фракции, выкипающие примерно от 30 до 350-360 °C, и в остатке остаётся мазут. Из нефтяных фракций, выкипающих до 360 °C, получаются различные виды топлив (бензины, топлива для реактивных и дизельных двигателей), сырьё для нефтехимического синтеза (бензол, этилбензол, ксилолы, этилен, пропилен, бутадиен), растворители и др. Дальнейшая перегонка мазута проводится под вакуумом (остаточное давление 5,3-8 кн/м2, или 40-60 мм рт. ст.), чтобы свести к минимуму крекинг углеводородов. В СССР на ряде нефтеперерабат. з-дов производительность установок атмосферно-вакуумной П. н. доведена до 8 млн. т нефти в год. Историч. сведения о П. н. см. в ст. Нефть.

Принципиальная технологическая схема установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Аппараты: 1,3 — атмосферные ректификационные колонны; 2 — печи для нагрева нефти и мазута; 4 — вакуумная ректификационная колонна; 5 — конденсаторы-холодильники; 6- теплообменники. Линии: I — нефть; II — лёгкий бензин; III — отбензиненная нефть; IV — тяжёлый бензин; V — керосин и газойль; VI — водяной пар; VII — мазут; VIII — газы разложения и водяной пар; IX — масляные фракции; X — гудрон.

Лит.: Обрядчиков С. Н., Принципы перегонки нефти, М.- Л., 1940; Трегубов А. М., Теория перегонки и ректификации, 3 изд., Баку, 1946; Технология переработки нефти и газа, ч. 1, М., 1972. А. Г. Сарданашвшш.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

Для получения нефтепродукта сырье разделяется на несколько фракций и проходит степени обработки. Перегонка нефти в итоге даёт возможность получить сложную смесь углеводородных соединений в виде маслянистой, вязкой жидкости. Плотность её меньше, чем воды, поэтому на поверхности жидкости нефть образует тонкую плёнку. Добыча сырья происходит в горных породах, так называемых коллекторах с разной степенью проницаемости.

Применение нефтепродуктов

В зависимости от состава, сырье может использоваться в различных отраслях. Чаще всего, кроме основных элементов, сюда входят:

  • Парафины нормального типа.
  • Циклопарафины.
  • Ароматические углеводороды.

Учёные считают, что нефть является остатками животных и растений, населяющих земной шар. Теория органического происхождения была популярной несколько десятков лет. Действительно, в составе можно найти азотистые соединения, что появились вследствие разложения живых организмов.

Суть неорганической теории заключается в действии воды на карбиды металлов (соединения с углеродом). Для динамики процесса сыграли роль и другие компоненты:

  • Высокая температура.
  • Смена давления.
  • Окружающая среда.
  • Воздействие водорода.

Добывается сырье на глубине нескольких километров с помощью специальных насосов. Благодаря давлению между шарами пород скапливается газообразная субстанция, а уже под ней находится нефть.

Сырье важно не только для народного хозяйства, но и для комплексного развития экономики, ведь в процессе переработки получается продукт, способный влиять на создание каучука, спиртов, полиэтилена, пластмасс и изделий из них. Она служит реактивным топливом.

В процессе перегонки нефти получаются разные виды топлива, что используются в индустриальных отраслях и быту.

В последнее время развитие и добыча угольной промышленности отошла на второй план, уступая место газу и нефти. Потребление продукта для энергетических целей снизилось, но повысилась роль сырья для создания химических компонентов.

Первичная переработка

Процесс перегонки нефти производится с целью получения очищенного продукта. На начальном этапе проводится обессоливание и обезвоживание на специальных аппаратах. После первого периода в составе нефти содержится 2−3 мг солей на литр.

Удаление жидких углеводородов возможно благодаря изменению температуры. Когда продукт начинает кипеть, запускаются реакции по выделению фракций. Температура зависит от количества углеводорода в составе и места добычи.

В зависимости от этого показателя выделяется:

  • Бензин (оптимальная температура 180 градусов).
  • Реактивное топливо (кипение возникает так же, как у бензина, но выкипать начинает только от 190 до 230 градусов).
  • Дизельное топливо. Температура здесь выше, чем у реактивного.

После окончания процесса перегона нефти остаётся мазут, который также используется в промышленных отраслях для ремонта и обслуживания механизмов. При первичной переработке вырабатываются разные компоненты.

В процессе начинает выделяться пара, которые специальными насосами убирают с поверхности. В большинстве случаев после первичной переработки надо провести дополнительные процедуры очистки и отфильтровать полученные компоненты. В их составе ещё много углеводородов, которые надо удалить.

Методы получения чистого продукта

Благодаря современному оборудованию и круглой автоматизации процесса, можно говорить о разных способах получения чистого продукта из натурального сырья. Для этого проводится неоднократная перегонка нефтяных фракций с помощью:

  • Техники однократного испарения (равновесная дистилляция). Суть заключается в постепенном нагревании продукта до начала выделения пара и разложения его на составляющие.
  • Ректификации.
  • Испаряющего агента. Метод дорогой и требует смешивания продукта с другими элементами. Важна пропорциональность и правильно составленная формула для конкретного состава. Испаряющим агентом могут быть те же углеводороды.
  • Вакуума или повышения давления.

Способ дистилляции является наиболее популярным, ведь чистого продукта в итоге получается больше, нежели от обычного выпаривания. Фракционная перегонка даёт возможность на начальном этапе получить готовые составляющие и топливо, использовать сырье без дополнительной очистки.

После того как нужные компоненты уже получены, можно приступать ко вторичной технике обработки.

Процедура крекинга

Процесс перегонки нефти основан на различии элементов в итоге. Если первичная процедура позволяет разделить сырьё на несколько вариантов топлива, то вторичный процесс предназначается для увеличения добычи мазута и конкретного вида топлива.

В основе методики лежит использование высоких температур для выпаривания элементов, у которых меньшая молекулярная масса. В результате получаются масла для техники, компоненты для создания пластика и другие варианты сырья химической промышленности.

В ядре процесса лежит образование свободных радикалов на фоне основного состава сырья. По эффективности и способу действия все вторичные методы делятся на несколько категорий:

  • Углубляющие. Сюда относится изготовление битумов и главный процесс вторичной обработки.
  • Облагораживающие. В основе процедуры — насыщение добавочными компонентами уже имеющегося сырья. Риформинг, изомеризация, может проводиться и гидроочистка.
  • Дополнительные процессы по выработке разных групп масел и дополнительных веществ для производства ароматических углеводородов.

Выбор техники зависит от желаемого результата. Использование добавочных фильтров в работе даёт возможность очистить продукт от отходов и увеличить его качество.

Виды и особенности

В процессе термического разложения углеводородов используются дополнительные элементы и фильтры. Выделяется несколько подвидов методики:

  • Жидкофазный этап позволяет получить из нефти максимум бензина и минимум отходов. Наиболее популярный метод, благодаря которому уменьшается число газов, в итоге остаётся приблизительно 10%.
  • Парофазный метод заключается в выходе ароматических соединений и большого количества газа.
  • Пиролизный крекинг ограничивает доступ воздуха к нефти и под давлением раскладывает формулы соединений на простые.
  • Деструктивный тип гидрирования — увеличение давления с использованием катализаторов, используется для добычи бензина. Выход продукта составляет до 90%.

Также применяется и каталитический этап обработки, в котором, кроме катализаторов, используются алюмосиликаты. В итоге получаются газообразные продукты. Независимо от типа перегонки нефти обязательно проводятся процедуры добавочной фильтрации для качественной очистки.

Дополнительные техники

Риформинг используется для ароматизации нефтепродуктов. Чаще всего для процедуры применяются бензиновые фракции с высокой температурой кипения. В итоге повышается октановое число бензина, а сама фракция обогащается ароматическими соединениями. Продукт может использоваться для создания автомобильного топлива или для разложения компонентов на ароматические составляющие и выработок толуола, бензола и ксилолов.

Гидроочистка состоит из чередования действия водорода при высокой температуре и повышенном давлении. Это фильтрация готового продукта, удаление из его состава ненужных серных соединений, снижение количества разных смол и кислородосодержащих соединений. Техника считается одной из наиболее популярных вариантов вторичной переработки.

Каталитический крекинг относится к сложным процедурам и требует не только специального оборудования, но и составления формул для дозировки компонентов. Целью процедуры является получения бензина и группы жирных газов за счёт расщепления молекул тяжёлых углеводородов.

Отходом техники является компонент в составе мазута. Это наиболее экономичный метод вторичной обработки, поскольку практически все элементы входят в состав веществ, которые используются в разных отраслях промышленности.

В основе процедуры гидрокрекинга лежит:

  • Очистка с помощью углеводородов и давления.
  • Расщепление тяжёлых молекул на более мелкие.
  • Насыщение водородом.

В зависимости от типа влияния выделяется мягкий и жёсткий процесс. Первый вариант применяется для получения дизельного топлива, а второй — для керосиновых и бензиновых фракций. Процедуры коксования и изомеризации относятся к вторичным дополнительным и используются для получения остатков и компонентов для продукции.

Основные фракции

В процессе переработки нефти и разложения её на дополнительные компоненты выделяются фракции. На получение того или иного компонента влияет тип переработки и количество этапов. Дополнительное фильтрование и очистка дают возможность получить качественный продукт.

  • Газолиновая фракция. Для её получения необходимо использовать высокую температуру. В результате можно получить бензин и газолин.
  • Лигроиновый этап. Позволяет создавать горючее для тракторов, продукт в процессе обработки будет содержать большое количество тяжёлых молекул. На следующих этапах переработки из лигроина можно получить бензин, но с применением дополнительной фильтрации.
  • Керосиновая фракция. На этапе производится реактивное топливо.
  • Газойлевый этап. Благодаря повышению температуры и использованию специального оборудования производится дизельное топливо, которое сразу без фильтрации можно использовать для заправки автомобилей.

Из нефти можно выделить приблизительно 25% бензина, остальное — продукты для промышленности. Благодаря теории строения органических соединений можно говорить об увеличении процесса разгонки нефти и получения большего количества топлива.

>НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Общие положения Атмосферная перегонка Атмосферно-вакуумная перегонка Вторичная перегонка бензинового дистиллята
АВТ+вторичная перегонка Двухступенчатая вакуумная перегонка Вакуумная установка вторичной перегонки

Определение и классификация установок первичной перегонки нефти

Установки первичной переработки нефти составляют основу всех нефтеперерабатывающих заводов, от работы этих установок зависят качество и выходы получаемых компонентов топлив, а также сырья для вторичных и других процессов переработки нефти.

В промышленной практике нефть разделяют на фракции, различающиеся температурными пределами выкипания. Это разделение проводят на установках первичной перегонки нефти с применением процессов нагрева, дистилляции и ректификации, конденсации и охлаждения. Прямую перегонку осуществляют при атмосферном или несколько повышенном давлении, а остатков — под вакуумом. Атмосферные и вакуумные трубчатые установки (АТ и ВТ) строят отдельно друг от друга или комбинируют в составе одной установки (АВТ).

Атмосферные трубчатые установки (АТ) подразделяют в зависимости от технологической схемы на следующие группы:

  • установки с однократным испарением нефти;
  • установки с двукратным испарением нефти;
  • установки с предварительным испарением в эвапораторе легких фракций и последующей ректификацией.

Третья группа установок является практически вариантом второй, поскольку в обоих случаях нефть подвергается двукратному испарению.

Вакуумные трубчатые установки (ВТ) подразделяют на две группы:

  • установки с однократным испарением мазута;
  • установки с двукратным испарением мазута (двухступенчатые).

Вследствие большого разнообразия перерабатываемых нефтей и широкого ассортимента получаемых продуктов и их качества применять одну типовую схему не всегда целесообразно. Широко распространены установки с предварительной отбензинивающей колонной и основной ректификационной атмосферной колонной, работоспособные при значительном изменении содержания в нефтях бензиновых фракций и растворенных газов.

Схемы первичной перегонки нефти

Диапазон мощностей заводских установок АТ и АВТ широк — от 0,6 до 8 млн. т перерабатываемой нефти в год. Преимущества установок большой единичной мощности известны: при переходе к укрупненной установке взамен двух или нескольких установок меньшей пропускной способности эксплуатационные расходы и первоначальные затраты на 1 т перерабатываемой нефти уменьшаются, а производительность труда увеличивается. Накоплен опыт по увеличению мощности многих действующих установок АТ и АВТ за счет их реконструкции, в результате чего значительно улучшены их технико-экономические показатели. Так, при увеличении пропускной способности установки АТ-6 на 33% (масс.) путем ее реконструкции производительность труда повышается в 1,3 раза, а удельные капитальные вложения и эксплуатационные расходы снижаются соответственно на 25 и 6,5%.

Комбинирование АВТ или АТ с другими технологическими установками также улучшает технико-экономические показатели и снижает себестоимость нефтепродуктов. Уменьшение удельных капитальных затрат и эксплуатационных расходов достигается, в частности, сокращением площади застройки и протяженности трубопроводов, числа промежуточных резервуаров и энергетических затрат, а также снижением общих затрат на приобретение и ремонт оборудования. Примером может служить отечественная комбинированная установка ЛК-6у, состоящая из следующих пяти секций: электрообессоливание нефти и ее атмосферная перегонка (двухступенчатая АТ ); каталитический риформинг с предварительной гидроочисткой сырья (бензиновой фракции); гидроочистка керосиновой и дизельной фракций; газофракционирование.

Процесс первичной переработки нефти наиболее часто комбинируют с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ—вторичная перегонка, АВТ—вторичная перегонка.

Процессы первичной перегонки

Для удаления легких компонентов из дистиллятов при прохождении ими отпарных колонн используется открытый перегретый водяной пар. На некоторых установках с этой целью применяют кипятильники, обогреваемые более нагретым нефтепродуктом, чем отводимый из отпарной колонны дистиллят.

Расход водяного пара составляет: в атмосферную колонну 1,5—2,0% (масс.) на нефть, в вакуумную колонну 1,0—1,5% (масс.) на мазут, в отпарную колонну 2,0—2,5% (масс.) на дистиллят.

В ректификационных секциях установок АТ и АВТ широко применяют промежуточное циркуляционное орошение, которое располагают наверху секции (непосредственно под тарелкой вывода бокового дистиллята). Отводят циркулирующую флегму двумя тарелками ниже (не более). В вакуумных колоннах верхнее орошение обычно циркулирующее, и для уменьшения потерь нефтепродукта через верх колонны для него необходимы 3—4 тарелки.

Для создания вакуума применяют барометрический конденсатор и двух- или трехступенчатые эжекторы (двухступенчатые используют при глубине вакуума 6,7 кПа, трехступенчатые — в пределах 6,7—13,3 кПа). Между ступенями монтируют конденсаторы для конденсации рабочего пара предыдущей ступени, а также для охлаждения отсасываемых газов. В последние годы широкое использование вместо барометрического конденсатора нашли поверхностные конденсаторы. Применение их не только способствует созданию более высокого вакуума в колонне, но и избавляет завод от огромных количеств загрязненных сточных вод, особенно при переработке сернистых и высокосернистых нефтей.

В качестве холодильников и конденсаторов-холодильников широко применяют аппараты воздушного охлаждения (АВО). Использование АВО приводит к уменьшению расхода воды, первоначальных затрат на сооружение объектов водоснабжения, канализации, очистных сооружений и снижению эксплуатационных расходов.

На установках первичной переработки нефти достигнута высокая степень автоматизации. Так, на заводских установках используют автоматические анализаторы качества («на потоке»), определяющие: содержание воды и солей в нефти, температуру вспышки авиационного керосина, дизельного топлива, масляных дистиллятов, температуру выкипания 90% (масс.) пробы светлого нефтепродукта, вязкость масляных фракций, содержание продукта в сточных водах. Некоторые из анализаторов качества включаются в схемы автоматического регулирования. Например, подача водяного пара в низ отпарной колонны автоматически корректируется по температуре вспышки дизельного топлива, определяемой с помощью автоматического анализатора температуры вспышки. Для автоматического непрерывного определения и регистрации состава газовых потоков применяют хроматографы.

Общие положения Атмосферная перегонка Атмосферно-вакуумная перегонка Вторичная перегонка бензинового дистиллята
АВТ+вторичная перегонка Двухступенчатая вакуумная перегонка Вакуумная установка вторичной перегонки

Под первичной переработкой подразумевают процессы физического разделения нефти на фракции (фракционирование), как при нормальном, так и при пониженном давлении.

Первой стадией современной первичной переработки нефти является атмосферная перегонка. При этом получается ряд фракций, некоторые из которых используются как конечные продукты, другие отправляются на дальнейшую вторичную переработку и компаундирование.

Атмосферную перегонку проводят в ограниченном интервале температур — примерно до 350 °С. Это связано с тем, что при дальнейшем нагревании соединения входящие в состав нефти начинаю разрушатся, что на данной стадии переработки недопустимо.

Остаток атмосферной перегонки нефти называется мазут. Чтобы разделить мазут на фракции и при этом исключить деструкцию некоторых молекул, используют так называемую вакуумную дистилляцию. Этот процесс основан на том факте, что понижение давления уменьшает температуру начала кипения вещества. При этом принято оперировать мнимыми температурами кипения веществ, т.е. температурами, которые бы были при нормальном атмосферном давлении.

Однако, и здесь имеются свои температурные пределы. Вакуумную дистилляцию обычно проводят до мнимой температуры кипения 500 — 600 °С. Дальнейшее нагревание, даже при пониженном давлении, приведет к расщеплению молекул. Не выкипающий при данной температуре темный высоковязкий продукт называется остатком вакуумной перегонки, или гудроном.

Таким образом, первичная переработка нефти включает два основных процесса:

  • атмосферная перегонка
  • вакуумная дистилляция

На нефтеперерабатывающих предприятиях эти процессы обычно объединяют в одну установку, под названием АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка). Также, зачастую в комплекс включают электро-обессолевающую установку, в результате получается блок ЭЛОУ-АВТ.

Нефть и нефтепродукты, их применение

Нефть – это маслянистая жидкость от желтого или светло-бурого до черного цвета с характерным неприятным запахом. Нефть легче воды и не растворима в ней. Она встречается во многих местах земного шара, пропитывая пористые горные породы на различной глубине.

У нефти есть удивительная способность – образовывать на поверхности воды тончайшие пленки: чтобы покрыть микронной пленкой 1 км2 требуется всего 10 л нефти.

Большой вред приносит загрязнение нефтью и нефтепродуктами водоемов.

Состав:

Нефть – смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов. Кроме углеводородов в нефти еще содержатся в небольшом количестве органические соединения, содержащие O, N,S и др. Имеются также высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ.

(всего более 100 различных соединений)

Состав нефти еще зависит от месторождения. Но все они обычно содержат три вида углеводородов:

-парафины, в основном нормального соединения,

-циклопарафины,

-ароматические углеводороды.

По мнению большинства ученых, нефть представляет собой геохимически измененные остатки некогда населявших земной шар растений и животных. Эта теория органического происхождения нефти подкрепляется тем, что в нефти содержатся некоторые азотистые вещества – продукты распада веществ, присутствующих в тканях растений. Есть и теории о неорганическом происхождении нефти: образовании ее в результате действия воды в толщах земного шара на раскаленные карбиды металлов (соединения металлов с углеродом) с последующим изменением получающихся углеводородов под влиянием высокой температуры, высокого давления, воздействия металлов, воздуха, водорода и др.
При добыче из нефтеносных пластов, залегающих в земной коре иногда на глубине нескольких километров, нефть либо выходит на поверхность под давлением находящихся на нем газов, либо выкачивается насосами.

Геологический разрез нефтеносной местности

Нефтяная отрасль промышленности сегодня – это крупный народно-хозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим законам. Что значит нефть сегодня для народного хозяйства страны? Нефть – это сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.
Нефть – наше национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики. Нефтяной комплекс России включает 148 тыс. нефтяных скважин, 48,3 тыс. км магистральных нефтепроводов, 28 нефтеперерабатывающих заводов общей мощностью более 300 млн т/год нефти, а также большое количество других производственных объектов.
На предприятиях нефтяной отрасли промышленности и обслуживающих ее отраслей занято около 900 тыс. работников, в том числе в сфере науки и научного обслуживания – около 20 тыс. человек. За последние десятилетия в структуре топливной отрасли промышленности произошли коренные изменения, связанные с уменьшением доли угольной отрасли промышленности и ростом отраслей по добыче и переработке нефти и газа. Если в 1940 г. они составляли 20,5%, то в 1984 г. – 75,3% от суммарной добычи минерального топлива. Теперь на первый план выдвигается природный газ и уголь открытой добычи. Потребление нефти для энергетических целей будет сокращено, напротив, расширится ее использование в качестве химического сырья. В настоящее время в структуре топливно-энергетического баланса на нефть и газ приходится 74%, при этом доля нефти сокращается, а доля газа растет и составляет примерно 41%. Доля угля 20%, оставшиеся 6% приходятся на электроэнергию.

Из нефти вырабатывают
реактивное топливо

Первичная переработка нефти

Переработку нефти впервые начали братья Дубинины на Кавказе. Первичная переработка нефти заключается в ее перегонке. Перегонку производят на нефтеперерабатывающих заводах после отделения нефтяных газов. Нефть нагревают в трубчатой печи до 350 С, образовавшиеся пары вводят в ректификационную колонну снизу. Ректификационная колонна имеет горизонтальные перегородки с отверстиями — тарелки.

Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. Сначала из нее удаляют растворенные газообразные углеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих углеводородов нефть нагревают. Первыми переходят в парообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкую температуру кипения. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. Таким образом, можно собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще всего при такой перегонке получают четыре летучие фракции, которые затем подвергаются дальнейшему разделению.

Основные фракции нефти следующие:

• Газолиновая фракция, собираемая от 40 до 200 °С, содержит углеводороды от С5Н12 до С11Н24. При дальнейшей перегонке выделенной фракции получают газолин (tкип = 40–70 °С), бензин
(tкип = 70–120 °С) – авиационный, автомобильный и т.д.
• Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250 °С, содержит углеводороды от С8Н18 до С14Н30. Лигроин применяется как горючее для тракторов. Большие количества лигроина перерабатывают в бензин.
• Керосиновая фракция включает углеводороды от С12Н26 до С18Н38 с температурой кипения от 180 до 300 °С. Керосин после очистки используется в качестве горючего для тракторов, реактивных самолетов и ракет.
• Газойлевая фракция (tкип > 275 °С), по-другому называется дизельным топливом.
• Остаток после перегонки нефти – мазут – содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. Мазут также разделяют на фракции перегонкой под уменьшенным давлением, чтобы избежать разложения. В результате получают соляровые масла (дизельное топливо), смазочные масла (автотракторные, авиационные, индустриальные и др.), вазелин (технический вазелин применяется для смазки металлических изделий с целью предохранения их от коррозии, очищенный вазелин используется как основа для косметических средств и в медицине). Из некоторых сортов нефти получают парафин (для производства спичек, свечей и др.). После отгонки летучих компонентов из мазута остается гудрон. Его широко применяют в дорожном строительстве. Кроме переработки на смазочные масла мазут также используют в качестве жидкого топлива в котельных установках.

Термический и каталитический крекинг. Риформинг –

вторичная переработка нефти

Бензина, получаемого при перегонке нефти, не хватает для покрытия всех нужд. В лучшем случае из нефти удается получить до 20% бензина, остальное – высококипящие продукты. В связи с этим перед химией стала задача найти способы получения бензина в большом количестве. Удобный путь был найден с помощью созданной А.М.Бутлеровым теории строения органических соединений. Высококипящие продукты разгонки нефти непригодны для употребления в качестве моторного топлива. Их высокая температура кипения обусловлена тем, что молекулы таких углеводородов представляют собой слишком длинные цепи. Если расщепить крупные молекулы, содержащие до 18 углеродных атомов, получаются низкокипящие продукты типа бензина. Этим путем пошел русский инженер В.Г.Шухов, который в 1891 г. разработал метод расщепления сложных углеводородов, названный впоследствии крекингом (что означает расщепление).

В.Г.Шухов
(1853–1939)

Сущность крекинга заключается в том, что при нагревании происходит расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие, в том числе на молекулы, входящие в состав бензина. Обычно расщепление происходит примерно в центре углеродной цепи по С—С-связи, например:

С16Н34 → С8Н18 + С8Н16

гексадекан октан октен

Однако разрыву могут подвергаться и другие С—С-связи. Поэтому при крекинге образуется сложная смесь жидких алканов и алкенов.

Получившиеся вещества частично могут разлагаться далее, например:

С8Н18 → С4Н10 + С4Н8

октан бутан бутен

С4Н10 → С2Н6 + С2Н4

бутан этан этилен

Такой процесс, осуществляемый при температуре около 470°С — 550°С и небольшом давлении, называется термическим крекингом. Этому процессу обычно подвергаются высококипящие нефтяные фракции, например, мазут. Процесс протекает медленно, при этом образуются углеводороды с неразветвлённой цепью атомов углерода.

Бензин, получаемый термическим крекингом, невысокого качества, не стоек при хранении, он легко окисляется, что обусловлено наличием в нём непредельных углеводородов. Однако, детонационная стойкость (взрывоустойчивость, характеризующаяся октановым числом) такого бензина выше, чем у бензина прямой перегонки из-за большого содержания непредельных углеводородов. При использовании, к бензину необходимо добавлять антиокислители, чтобы защитить двигатель.

Коренным усовершенствованием крекинга явилось внедрение в практику процесса каталитического крекинга. Этот процесс был впервые осуществлен в 1918 г. Н.Д.Зелинским.

Н.Д.Зелинский
(1861–1953)

Каталитический крекинг позволил получать в крупных масштабах авиационный бензин.

Его проводят в присутствии катализатора (алюмосиликатов: смеси оксида алюминия и оксида кремния) при температуре 450 — 500°С и атмосферном давлении. Обычно каталитическому крекингу подвергают дизельную фракцию. При каталитическом крекинге, который осу­ществляется с большой скоростью, получается бензин более высокого качества, чем при термическом крекинге. Это связано с тем, что наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации алканов нормального строения.

Кроме того, образуется небольшой процент ароматических углеводородов, улучшающих качество бензина.

Бензин каталитического крекинга более устойчив при хранении, так как в его состав входит значительно меньше непредельных углеводородов по сравнению с бензином термического крекинга, обладает ещё большей детонационной стойкостью, чем бензин термического крекинга.

Таким образом, высокое качество бензина, получаемого каталитическим крекингом, обеспечивается наличием в его составе разветвленного строения углеводородов и ароматических углеводородов.

Основным способом переработки нефтяных фракций являются различные виды крекинга. Впервые (1871–1878) крекинг нефти был осуществлен в лабораторном и полупромышленном масштабе сотрудником Петербургского технологического института А.А.Летним. Первый патент на установку для крекинга заявлен Шуховым в 1891 г. В промышленности крекинг получил распространение с 1920-х гг.
Крекинг – это термическое разложение углеводородов и других составных частей нефти. Чем выше температура, тем больше скорость крекинга и больше выход газов и ароматических углеводородов.
Крекинг нефтяных фракций кроме жидких продуктов дает первостепенно важное сырье – газы, содержащие непредельные углеводороды (олефины).
Различают следующие основные виды крекинга:
жидкофазный (20–60 атм, 430–550 °С), дает непредельный и насыщенный бензины, выход бензина порядка 50%, газов 10%;
парофазный (обычное или пониженное давление, 600 °С), дает непредельно-ароматический бензин, выход меньше, чем при жидкофазном крекинге, образуется большое количество газов;
пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре (обычное или пониженное давление, 650–700 °С), дает смесь ароматических углеводородов (пиробензол), выход порядка 15%, более половины сырья превращается в газы;
деструктивное гидрирование (давление водорода 200–250 атм, 300–400 °С в присутствии катализаторов – железа, никеля, вольфрама и др.), дает предельный бензин с выходом до 90%;
каталитический крекинг (300–500 °С в присутствии катализаторов – AlCl3, алюмосиликатов, МоS3, Сr2О3 и др.), дает газообразные продукты и высокосортный бензин с преобладанием ароматических и предельных углеводородов изостроения.

В технике большую роль играет так называемый каталитический риформинг – превращение низкосортных бензинов в высокосортные высокооктановые бензины или ароматические углеводороды.

Основными реакциями при крекинге являются реакции расщепления углеводородных цепей, изомеризации и циклизации. Огромную роль в этих процессах играют свободные углеводородные радикалы.

Коксохимическое производство
и проблема получения жидкого топлива

Запасы каменного угля в природе значительно превышают запасы нефти. Поэтому каменный уголь – важнейший вид сырья для химической отрасли промышленности.
В настоящее время в промышленности используется несколько путей переработки каменного угля: сухая перегонка (коксование, полукоксование), гидрирование, неполное сгорание, получение карбида кальция.

Сухая перегонка каменного угля и ее продукты

Сухая перегонка угля используется для получения кокса в металлургии или бытового газа. При коксовании угля получают кокс, каменноугольную смолу, надсмольную воду и газы коксования.
Каменноугольная смола содержит самые разнообразные ароматические и другие органические соединения. Разгонкой при обычном давлении ее разделяют на несколько фракций. Из каменноугольной смолы получают ароматические углеводороды, фенолы и др.
Газы коксования содержат преимущественно метан, этилен, водород и оксид углерода(II). Частично их сжигают, частично перерабатывают.
Гидрирование угля осуществляют при 400–600 °С под давлением водорода до 250 атм в присутствии катализатора – оксидов железа. При этом получается жидкая смесь углеводородов, которые обычно подвергают гидрированию на никеле или других катализаторах. Гидрировать можно низкосортные бурые угли.

Использование
коксового газа и угля

Карбид кальция СаС2 получают из угля (кокса, антрацита) и извести. В дальнейшем его превращают в ацетилен, который используется в химической отрасли промышленности всех стран во все возрастающих масштабах.

Дополнительно:

Сравнительная характеристика бензинов

«Бензин: состав и октановое число. Детонация»

Творческое задание:

На гербах городов России можно встретить символы, относящиеся к природным источникам углеводородов и продуктам их переработки. Попробуйте найти такие города. В небольшом отчете о своем исследовании рядом с изображением герба и названием города напишите, что обозначают эти символы и почему именно они были выбраны.

(оформите работу в виде презентации или сайта)

Вам также может понравиться

Об авторе admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *