2_Лекция. Перспективы развития
 Скачать 57.6 Kb.
|
|
Лекция 2 НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Рассматриваемые вопросы: 1. Вклад учёных - химиков и инженеров в становление нефтепереработки. 2. Характеристика нефтеперерабатывающей промышленности. 3. Сырьевая база нефтеперерабатывающей промышленности. Вклад учёных - химиков и инженеров в становление нефтепереработки До середины 19 века нефть добывалась в небольших количествах в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов её на поверхность. Со второй половины 19 в. спрос на нефть стал возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием на их основе промышленности. На рубеже 19 - 20 вв. были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания, положившие начало бурному развитию нефтедобывающей промышленности. Этому способствовало изобретение в середине 19 в., механического бурения скважин. Первую в мире нефтяную скважину пробурил знаменитый американский полковник Дрейк в 1859 г. на окраине маленького городка Тайтесвилл в штате Пенсильвания. В России первые скважины были пробурены на Кубани в долине реки Кудако в 1864 г. А.Н. Новосильцевым, и в 1866 г. одна из скважин дала нефтяной фонтан с начальным дебитом в 190 т в сутки. В начале 19 в. нефть в промышленных масштабах добывали в 19 странах мира. В 1900 г. в мире было добыто почти 20 млн. т нефти, в т. ч. в России - более половины мировой добычи. В развитии нефтяной промышленности царской России, а затем бывшего СССР можно выделить 3 этапа: - первый - довоенный этап связан с добычей нефти в Азербайджане; - второй - послевоенный этап до начала 70-х гг. - связан с открытием, освоением и интенсивным введением в разработку крупных нефтяных месторождений Волго-Уральской нефтегазоносной области (16 мая 1932 г., из скважины № 702 у деревни Ишимбаево ударил первый фонтан восточной нефти); - третий - современный этап - наиболее интенсивный, связан с открытием уникального нефтегазоносного бассейна в Западной Сибири (1953 г. - фонтан газа, полученный на Березовской площади, 1961 г. - первая нефть на Шаимской структуре). Нефтепереработка в России зародилась раньше, чем во многих других странах и развивалась быстрыми темпами. Этому способствовали: - огромные запасы нефти высокого качества; - достаточно высокий уровень развития промышленности; - деятельность научных школ середины прошлого века, которые сложились в Петербургском технологическом институте, Петербургском и Московском университетах. В Петербургском технологическом институте, где были заложены основы нефтепереработки, работали два выдающихся химика - Д.И. Менделеев и Ф.Ф. Бельштейн. Исследование Бакинской нефти и открытие в ней содержания циклопарафинов дало начало широким исследованиям в области химии нефти. В Петербургском университете А. М. Бутлеров основал школу по разработке теории строения органических соединений. Сформировалась школа Зелинского в области переработки углеводородов. Работы в области дегидроциклизации, гетерогенного катализа привели к созданию процесса риформинга. Из истории нефтепереработки Середина и конец 19 века. Из нефти получают керосин и мазуты (братья Дубинины, горный инженер Воскобойников, аптекарь Лукасевич). В 1854 году Лукасевич сконструировал керосиновую лампу, начался бум по производству керосина, и в 1890 году в Азербайджане работало уже 148 заводов. Неоценимый вклад в развитие отрасли внёс Дмитрий Иванович Менделеев (1834 - 1907гг.) - автор периодической системы химических элементов. В 1863 году он был приглашён В.И. Кокоревым - владельцем заводов в Суруханах для работы над повышением качества выпускаемой продукции. С этого момента начались систематические работы великого химика в области нефтяного дела. Он разработал рекомендации по оптимальным схемам переработки нефти и рационального размещения нефтеперерабатывающих заводов, был инициатором в строительстве нефтепроводов. Предложил первый промышленный способ фракционного разделения нефти. В 1881 году Менделеев изобрёл нефтеперегонный куб непрерывного действия, в котором использовался принцип противотока холодной нефти, нагреваемой полученными нефтепродуктами. Менделеев Д.И. предложил выделять из нефти ароматические углеводороды, которые раньше привозились из - за границы (из Германии). Выдвинутая Менделеевым Д.И. теория неорганического происхождения нефти привлекает внимание учёных и является предметом споров исследований в наше время. Рагозин Виктор Иванович (1833 - 1901) - владелец заводов в Нижнем Новгороде и Ярославле. Разработал высококачественное масло «Олеонафт», он ввёл в заводскую практику перегонку с водяным паром, построил и использовал первые нефтеналивные баржи, расширил ассортимент смазочных масел. В соответствии с убеждением о том, что переработку нефти необходимо приблизить к местам потребления нефтепродуктов, он построил два крупных завода в центре России. Одним из них был масляный завод в городе Балахине мощностью 6500 т/год. Ему принадлежат множество трудов по нефтепереработке и первый экономический анализ, который показал, что вывозить продукты переработки нефти из России в четыре раза выгодней, чем сырую нефть. Александр Александрович Летний (1848 - 1883). В 1875 году открыл разложение тяжёлых нефтяных остатков при высокой температуре, заложив тем самым основы крекинга. Впервые выделил из нефти ароматические углеводороды (бензол и его гомологи, антрацен и фенантрацен), при помощи открытого им процесс пиролиза. Пирогенная переработка нефти приобрела важное значение в годы первой мировой войны, как метод получения ароматических углеводородов - сырья для производства взрывчатых веществ. Руководил строительством нефтеперерабатывающих заводов. Владимир Григорьевич Шухов (1853 - 1939) - русский инженер - изобретатель. Он создал десятки конструкций, отличавшихся смелостью решений, новизной и практичностью. В 1891 году получил патент на промышленную установку для перегонки нефти с разложением на фракции под действием высоких температур и давлений - крекинг процесс, который лёг в основу современной схемы промышленных установок термического крекинга. В Америке первая установка термического крекинга была пущена только через двадцать два года, в 1913 году. Шухов впервые в мире осуществил промышленное факельное сжигание жидкого топлива с помощью изобретённой им распылительной форсунки. До этого мазут считался отходом производства. Произвёл расчёты и руководил строительством первого в России нефтепровода, мазутопровода с подогревом. Под руководством Шухова спроектировано и построено первое в России нефтеналивное судно. Он создал водотрубные паровые котлы, получившие мировую известность. Под руководством Шухова спроектировано и построено около 500 мостов через Оку, Волгу, Енисей, доменные печи и др. Занимался он и разработкой производством нескольких типов мин, системами заграждения, минными взрывателями. Но все достижения нефтеперерабатывающей промышленности были бы невозможны без теории строения органических соединений, разработанной Александром Михайловичем Бутлеровым (1828 - 1886) и работ его ученика Владимира Васильевича Морковникова (1838 - 1904), предметом исследования которого были нафтены, обнаруженные и выделенные из нефти. В.В. Морковниковым и его учениками были описаны многие индивидуальные углеводороды нефти, разработан метод нитрования парафинов разбавленной кислотой. В лаборатории В.В. Морковникова, М.И. Коноваловым впервые было высказано предложение о возможности перехода нафтенов в соответствующие ароматические углеводороды. Это предложение было подтверждено в 1902 году Николаем Николаевичем Зининым. Таким образом, к началу 20 века были заложены технологические основы переработки нефти. Дальнейшее её развитие осуществлялось новым поколением учёных. Среди них можно назвать Зелинского Н.Д., Ипатьева В.Н. и их учеников. Они были создателями мощных школ в области переработки углеводородов, заложивших основы современных нефтеперерабатывающих процессов. Владимир Николаевич Ипатьев (1867 - 1952) проводил исследования в области каталитических реакций при высоких температурах и давлениях, продолжил исследования А.А. Летнего. Николай Дмитриевич Зелинский (1861 - 1953) - создатель фундаментальных трудов в области химии углеводородов нефти и их каталитических превращений в продукты высшей химической ценности. В его школе были заложены основы современных процессов, достаточно упомянуть теорию гетерогенного катализа А.А. Баландина. Открытие Зелинским реакции дегидрирования нафтенов в арены в 1911 году привели к созданию процесса риформинга. В 1915 году Зелинским был создан угольный противогаз. Работы в области происхождения нефти, которые проводились учеником Ипатьева А.В., Фростом А.В. увенчались созданием алюмосиликатных катализаторов. В Баку с 1904 года начинает работать Лев Гаврилович Гуревич (1874 -1954), который в своих трудах обобщил всё, что было достигнуто в области переработки нефти, написал «Научные основы переработки нефти», по которой десятилетиями учились русские и зарубежные технологи. Гуревич проводил исследования в области адсорбции и катализа на адсорбентах, создал теорию перегонки нефти с водяным паром и комбинированными испаряющими агентами, исследовал процессы очистки и депарафинизации масел. Работы Гуревича по адсорбции легли в основу многих процессов - процессы образования и разрушения эмульсий, адсорбционная очистка и другие. Из учёных следующего поколения можно отметить труды Н.И. Черножукова, И.М. Губкина, М.Б. Равича. Николай Иванович Черножуков (1894 - 1971) - один из организаторов отечественного производства масел из сернистых и высокопарафиновых нефтей. Он же разработал рецептуры и технологии получения ряда антикоррозионных присадок к маслам, консервационных смазочных масел. Автор классификации нефтяных смол на группы по составу и свойствам. Впервые сформулировал положение о зависимости между химическим составом нефтяного сырья и эксплуатационными свойствами товарных масел. Марк Борисович Равич (1906 - 1993) разработал принципиально новые типы печей беспламенного горения с излучающими стенками из панельных горелок, КПД которых достиг 80 %. Он внёс значительный вклад в разработку и внедрение энергосберегающих технологий, совершенствования методов рационального использования природного газа и других видов сырья. Иван Михайлович Губкин (1871 - 1939) - автор трудов «Учение о нефти». Главный инициатор создания «второго Баку», основатель и первый директор Московского нефтяного института (1930 год), ныне Государственная академия нефти и газа им. Губкина, одного из крупнейших ВУЗов страны. Губкин работал в области теоретических основ поиска и разведки месторождений нефти и газа. Традиционно высокий уровень научных исследований русских учёных в области химии нефти позволил создать теоретические основы и разработать эффективные технологические процессы переработки нефти. Классикой стали такие научные труды, как «Научные основы переработки нефти» Л.Г. Гуревича, «Крекинг в жидкой фазе» А.Н. Саханова и М.Д. Тиличева, «Избирательные растворители в переработке нефти» В.Л. Гурвича и Н.П. Сосновского, «Химический состав нефтей и нефтепродуктов» (коллектива работников ГрозНИИ), «Производство крекинг - бензинов» К.В. Кострина, «Химия нефти» С.С. Наметкина, «Введение в технологию пиролиза» А.Н. Буткова, а также учебники по технологии переработки нефти, написанные А.Ф. Добрянским, С.Н. Обрядчиковым, Н.И. Черножуковым, И.Л. Гуревичем и Е.В. Смидовичем. Классические работы в области химии и технологии нефти были выполнены Н.Д. Зелинским, В.Н. Ипатьевым, Б.А. Казанским, С.С. Наметкиным, Б.Л. Молдавским, К.П. Лавровским, Д.И. Орочко, А.В. Фростом, Н.А. Несмеяновым, А. Д. Петровым, С.Р. Сергиенко и Р.Д. Оболенцевым. Фундаментальные работы по химизму и механизму термических и каталитических процессов переработки нефти и нефтехимии выполнены Н.Н. Семёновым, А.А. Баландиным, С.З. Рогинским, Ф.Ф. Волькенштейном, Г.К. Боресковым, Г.М. Панченковым и др. Но нельзя забывать и учёных Башкортостана, занимающихся исследованиями и разработками нефтеперерабатывающей отраслью республики. Среди них нужно назвать такие фамилии как: Б.К. Марушкин, А.З. Биккулов, А.И. Самойлов, Р.Н. Хлесткий, З.И. Сюняев, Р.Н. Гимаев, М.Р. Мавлютов, А.Ф. Ахметов и др. Профессор А.З. Биккулов внёс большой вклад в решение проблемы получения ароматических углеводородов из нефтяного сырья. Под руководством А.З. Биккулова была разработана и получена на Уфимским НПЗ смазка для холодной прокатки металлов. Профессорами Р.Н. Хлёсткиным и А.И. Самойловым разработан новый эффективный поглотитель нефтепродуктов и ряд устройств для локализации и ликвидации нефтяных разливов. Под руководством доктора технических наук, профессора Ахметова А.Ф. разработаны оригинальные технологии производства высокооктановых бензинов без вовлечения в их композиции антидетонаторов, содержащих свинец. Специалист в области теории и технологии глубокой переработки нефтяного сырья, химической кинетики, моделирования и оптимизации химико-технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии. А.Ф. Ишкильдиным совместно со специалистами ОА «Ново-Уфимского НПЗ» внедрена в промышленность технология висбрекинга асфальта пропановой деасфальтизации. На основе работ Р.Х. Мухутдинова и профессора И.А. Самойлова по теоретическим проблемам адсорбционных процессов и каталитической очистки отходящих газов построены блоки очистки газов на Ново-Уфимском НПЗ, АО «Уфанефтехим». Разработанные профессором К.Ф. Богатых новые контактные устройства для ректификации и энергосберегающих технологий были внедрены на Салаватском и Орском НПЗ и Пермском нефтехимкомбинате. Огромен и неоценим вклад учёных в развитие отечественной нефтеперерабатывающей промышленности и перспективы развития этой отрасли хватит ещё не на одно поколение химиков. 1.2 Характеристика нефтеперерабатывающей промышленности Нефтеперерабатывающая промышленность - отрасль тяжёлой промышленности, охватывающая переработку нефти и газовых конденсатов и производство высококачественных товарных нефтепродуктов: моторных и энергетических топлив, смазочных масел, битумов, нефтяного кокса, парафинов, растворителей, элементарной серы, термогазойля, нефтехимического сырья и товаров народного потребления. Промышленная переработка нефти и газовых конденсатов на современных нефтеперерабатывающих завода (НПЗ) осуществляется путём сложной многоступенчатой физической и химической переработки на отдельных или комбинированных крупнотоннажных технологических процессов (установках, цехах), предназначенных для получения различных компонентов или ассортимента товарных нефтепродуктов. Существует три основных направления переработки нефти: 1) топливное; 2) топливно-масляное; 3) нефтехимическое или комплексное (топливно-нефтехимическое или топливно-масляное - нефтехимическое). При топливном направлении нефти и газовый конденсат в основном перерабатываются на моторные и котельные топлива. Переработка нефти на НПЗ топливного профиля может быть глубокой и неглубокой. Технологическая схема НПЗ с неглубокой переработкой отличается небольшим числом технологических процессов и небольшим ассортиментом нефтепродуктов. Выход моторных топлив по этой схеме не превышает 55 - 60 % масс. и зависит в основном от фракционного состава перерабатываемого нефтяного сырья. Выход котельного топлива составляет 30 - 35 %. При глубокой переработке стремятся получить максимально высокий выход высококачественных моторных топлив путём вовлечения в их производство остатков атмосферной и вакуумной перегонки, а также нефтезаводских газов. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к минимуму. Глубина переработки нефти при этом достигается до 70 - 90 % масс. По топливно-масляному варианту переработки нефти наряду с моторными топливами получают различные сорта смазочных масел. Для производства последних подбирают обычно нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций с учётом их качества. Нефтехимическая и комплексная переработка нефти предусматривает наряду с топливами и маслами производство сырья для нефтехимии (ароматические углеводороды, парафины, сырьё для пиролиза и др.), а в ряде случаев - выпуск товарной продукции нефтехимического синтеза. Выбор конкретного направления, соответственно схем переработки нефтяного сырья и ассортимента выпускаемых нефтепродуктов обуславливается прежде всего качеством нефти, её отдельных топливных и масляных фракций, требованиями на качество товарных нефтепродуктов, а также потребностями в них данного экономического района. Первый в мире нефтеперегонный завод для превращения «чёрной» нефти в «белую» путём перегонки в кубах периодического типа был построен крепостными крестьянами - братьями Дубиниными в 1823 г. вблизи города Моздока. Получаемый при этом дистиллят (фотоген) был впоследствии назван керосином. Легко испаряющийся головной продукт перегонки - бензин и тяжёлый остаток - мазут сжигали в «мазутных» ямах, так как не находили применения. В 1869 г. в Баку было уже 23 нефтеперегонных завода, а в 1873 г. - 80 заводов, способных вырабатывать 16350 т керосина в год. Полученный керосин по Каспийскому морю и Волге вывозился в северные районы России и в страны Ближнего Востока. В 1876 г. по методу, разработанному Д.И. Менделеевым, первые в мире было организованно промышленное производство смазочных масел из мазута перегонкой в вакууме или токе водяного пара. Нефтяные масла стали вытеснять животные жиры и растительные масла из всех отраслей техники. Русские минеральные масла широко экспортировались за границу и расценивались как самые высококачественные. Нефтеперегонные заводы появились и в других странах в 40 - х гг. 19 века: Д. Юнг начал перегонку нефти в 1848 г. в Англии, в 1849 г. С. Кир - в Пенсильвании (США). Во Франции первый завод построен в 1854 г. А.Г. Гирном. В 1866 г. Д. Юнг взял патент на способ получения керосина из тяжёлых нефтей перегонкой под давлением, названной крекингом. Непрерывная перегонка нефти в кубовых батареях, разработанная А.А. Тавризовым, была осуществлена в 1883 г. на заводе братьев Нобель в Баку. На этих кубах были установлены дефлегматоры, устроенные в виде двух цилиндров, вложенных один в другой. В .1891 г. В.Г. Шухов и С.П. Гаврилов разработали аппарат для крекинг - процесса (проводимого при повышенных давлении и температурах). Они впервые предложили нагрев нефти осуществлять не в кубах, а в трубах печей при вынужденном её движении - прообраз современных трубчатых установок непрерывного действия. Их научные и инженерные решения были повторены У.М. Бартоном при сооружении крекинг - установки в США в 1915 - 1918 гг. Изобретение в последней четверти 19 века двигателя внутреннего сгорания (бензинового и дизельного) и применение его во многих отраслях промышленности и на транспорте способствовали новому качественному скачку в развитии нефтепереработки. Бензин, ранее не находивший применения, стал одним из важнейших продуктов, увеличение производства которого требовало роста добычи нефти и совершенствования технологии её переработки. С развитием дизельного двигателя появилась необходимость в дизельном топливе, являющимся промежуточной фракцией нефти между керосином и мазутом. К 1917 г. нефтеперерабатывающие предприятия России были сосредоточены в основном на Кавказе: в Баку их было 53, в Грозном - 6. Больше половины добывающих и перерабатывающих нефть предприятий принадлежала иностранному капиталу. В 1928 г. нефтяная и нефтеперерабатывающая промышленности бывшего СССР завершили восстановительный период, вызванный последствиями гражданской войны. Началось интенсивное строительство новых нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Большое народнохозяйственное значение имело открытие месторождений нефти и газа в Волго-Уральской нефтегазоносной области. С целью приближения НПЗ к центрам потребления нефтепродуктов были построены 14 новых заводов: в Ишимбае, Уфе, Саратове, Краснодаре, Орске, Одессе, Херсоне и Хабаровске, Батуми, Ухте Туапсе, Бердянске и Москве. Взамен устаревших кубовых батарей на НПЗ внедрялись высокопроизводительные трубчатые установки прямой перегонки нефти (производительностью 500 - 600 тыс. т в год), термического крекинга мазутов, производства авиационных и автотракторных масел. В годы Великой Отечественной войны 1941 - 1945 гг. нефтеперерабатывающая промышленность обеспечивала фронт и тыл горючими и смазочными материалами. В годы Великой Отечественной войны многие южные НПЗ были эвакуированы в восточные районы страны (в Сызрань, Красноводск, Гурьев, Комсомольск-на-Амуре, Пермь). Интенсивному развитию нефтеперерабатывающей промышленности в военные и послевоенные годы способствовало открытие и освоение крупных месторождений нефти в Урало-Поволжском районе. Так, Ишимбайский НПЗ был пущен в 1936 году, всего через год после начала промышленной добычи нефти на востоке страны. На этом НПЗ впервые в промышленных масштабах была освоена технология переработки сернистых нефтей. В 1938 г. вступил в эксплуатацию Уфимский крекинг - завод - крупнейший в то время и оснащённый передовой в мире технологии химической переработки сернистых, а затем и высокосернистых нефтей Урало - Поволжья. В послевоенный период в Российской Федерации создана мощная нефтеперерабатывающая промышленность, производящая моторные топлива, смазочные материалы, битумы, кокс, а также продукты нефтехимии. Нефтепереработка страны в послевоенные годы (1945 - 1970 гг.) получила дальнейшее значительное развитие строительством ещё ряда новых мощных НПЗ: в Салавате, в Уфе (два), в Самаре (два), в Волгограде, в Рязани, в Омске, в Ачинске, в Ангарске, в Киришах, в Новополоцке и Мозыре (Белоруссия), в Кременчуге (Украина). С открытием новых крупнейших месторождений нефти в Западной Сибири были расширены мощности старых заводов и были построены новые НПЗ в Лисичанске (Украина), Мажейкяйе (Литва), Павлодаре и Чимкенте (Казахстан), Чарджоу (Туркменистан) и др. Современное состояние и проблемы развития нефтеперерабатывающей промышленности мира Общей современной тенденцией в структуре использования нефти в мировой экономике является снижение доли ее потребления в электро- и теплоэнергетике в качестве котельно-печного топлива и увеличение - в качестве транспортного моторного топлива и нефте-химимического сырья. Структура использования нефти в мировой экономике, % масс. Транспорт - 52 в.т.ч. автомобильный - 40 Электро- и теплоэнергетика (котельное топливо) - 35 Нефтехимия - 8,0 Неэнергитическое использование (масла, битум, парафины, кокс) - 5,0 Объемы переработки нефти в мире за последние годы изменялись почти пропорционально темпам ее добычи. В период «нефтяного бума» (1960 - 1970 гг.) при наличии дешевой ближневосточной и латиноамериканской нефти число и суммарные мощности НПЗ в мире увеличивались исключительно быстрыми темпами. При этом на НПЗ развитых стран (за исключением США), а также стран Латинской Америки, Ближнего и Среднего Востока и Африки преимущественное распространение получили схемы с неглубокой и умеренной глубиной нефтепепепаботки. В США вследствие традиционно высокого уровня потребления моторных топлив и наличия дешевых ресурсов природного газа и угля осуществлялась глубокая переработка нефти. Качествевенный и количественный скачок в тенденциях развития мировой нефтепереработки произошел на рубеже 1970 - 1980 гг., когда резкое повышение цен на нефть привело к сокращению ее добычи и потребления в качестве котельно-печного топлива и тем самым переориентации на углубленную переработку и глубокую переработку нефти. После 1979 г. объемы переработки нефти, суммарные мощности, а также число НПЗ постепенно уменьшались. При этом преимущественно закрывались маломощные, менее рентабельные НПЗ. Естественно, это привело к некоторому росту удельной мощности НПЗ. Снижение объемов нефтедобычи привело к появлению избытка мощности НПЗ, преимущественно по процессам прямой перегонки нефти, которые подвергались реконструкции под другие вторичные процессы. Однако вопреки пессимистическим прогнозам объемы добычи и переработки нефти в мире к концу истекшего века вновь несколько увеличились и достигли уровня 1979 г. - 3,2 - 3,3 млрд. т/год. По суммарным мощностям НПЗ и объемам перерабатываемой нефти ведущее место принадлежит США. Сверхглубокая степень переработки нефти, ярко выраженный «бензиновый» профиль НПЗ США достигается широким использованием вторичных процессов, таких как каталитический крекинг (≈ 36 %), каталитический риформинг (≈ 19 %), гидроочистка (≈ 41 %), гидрокрекинг (9,3 %), коксование, алкелирование, изомеризация и др. Наиболее массовый продукт НПЗ США – автомобильный бензин (42 % на нефть). Соотношение бензин : дизельное топливо составляет 2:1. Котельное топливо вырабатывается в минимальных количествах – 8 % на нефть. Глубокая (≈ 93 %) степень переработки нефти в США обусловлена применением прежде всего каталитического крекинга вакуумного газойля и мазутов, гидрокрекинга и коксования. По мощности этих процессов США существенно опережают другие страны мира. Из промышленно развитых стран наиболие крупные мошности НПЗ имеют: в Западной Европе - Италия, Франция, Германия и Великобритания; в Азии - Япония, Китай и Южная Корея. НПЗ развитых стран Западной Европы и Японии характеризуются меньшей, чем у США, глубиной переработки нефти, что обусловливается необходимостью по климатическим условиям производства большого количества печного топлива. Таблица 2 – Технологическая структура мощностей переработки нефти в мире
Соотношение бензин: дизельное топливо на НПЗ Западной Европы в пользу дизельного топлива, поскольку в этих странах осуществляется интенсивная дизелизация автотранспорта. По насыщенности НПЗ вторичными процессами, прежде всего углубляющими переработку нефти, западноевропейские страны значительно уступают США. Доля углубляющих нефтепереработку процессов (КК, ТК, ГК и алкилирование) на НПЗ США и Западной Европы составляет соответственно 72 и 43 %. Для увеличения выхода моторных топлив в ряде стран мира реализуется программа широкого наращивания мощностей процессов глубокой переработки нефти, прежде всего установок каталитического крекинга. Так, доля каталитического крекинга от мощности первичной переработки нефти на начало XX в. достигла (в%): Колумбия 38,1 США 35,9 Китай 31,9 Австралия 30,0 Аргентина 28,3 Бразилия 27,9 Великобритания 26,3 В странах-экспортерах нефти наиболее крупными мощностями НПЗ обладают Саудовская Аравия, Мексика, Бразилия, Венесуэла и Иран. Характерная особенность нефтепереработки в этих странах - низкая глубина переработки нефти (выход светлых около 50 %) и соответственно малая насыщенность НПЗ вторичными процессами. Однако в последние годы и среди них наметилась тенденция к углублению нефтепереработки. Так, доля каталитического крекинга на НПЗ Бразилии и Венесуэлы к 1994 г. достигла соответственно 27 и 20 %. НПЗ бывшего СССР, построенные до 1950 г., были ориентированы на достаточно высокую глубокую переработку нефти. В 1960 - 1970 гг. в условиях наращивания добычи относительно дешевой нефти в Урало-Поволжье и Западной Сибири осуществлялось строительство новых НПЗ, преимущественно по схемам неглубокой переработки неыти и частично углубленной переработки нефти, особенно в Европейской части страны. Развитие отечественной нефтепереработки шло как количественно, т.е. путем строительства новых мощностей, так и качественно - за счет строительства преимущественно высокопроизводительных и комбинированных процессов и интенсификации действующих установок. Причем развитие отрасли шло при ухудшающемся качестве нефтей (так, в 1980 г. доля сернистых и высоко сернистых нефтей достигла – 84 %) и неуклонно возрастающих требованиях к качеству выпускаемых нефтепродуктов. В последние годы перед распадом Советского Союза правительство СССР основное внимание уделяло строительству новых высокоэффективных НПЗ последнего поколения в союзных республиках: Литве (Мажейкяйский, 1984 г. пуска, мощность 13,3 млн. т); Казахстане (Чимкентский, 1984 г. пуска, мощность 6,6 млн. т, Павлодарский, 1978 г. пуска, мощность 8,3 млн. т); Туркмении (Чарджоуский, 1989 г. пуска, мощность 6,5 млн. т) на базе комбинированных установок ЛК-6у, КТ-1 и др. России от бывшего СССР достались 26 морально и физически стареющих НПЗ. Из них восемь было пущено в эксплуатацию до Второй мировой войны, пять - построены до 1950 г, еще девять - до 1960 г. Таким образом, 23 из 26 НПЗ эксплуатируются более 40 - 70 лет и, естественно, требуется обновление оборудования и технологии. Российским НПЗ необходимы срочная реконструкция, существенное увеличение мощности каталитических процессов, повышающих глубину переработки нефти и качество выпускаемых нефтепродуктов. Наиболее массовым нефтепродуктом в стране все еще остается котельное топливо (≈ 27 %). Первым по объему выпуска нефтепродуктов является дизельное топливо (28,4 %), Объем производства бензинов (15,6 %) ниже, чем дизельное топливо (соотношение бензин : дизельное топливо составляет - 1 : 1,8). Глубина нефтепепеработки за последнее десятилетие практически не изменилась и застыла на уровне 65 %. По оснащенности вторичными процессами, прежде всего углубляющими нефтепереработку, НПЗ страны значительно отстают от развитых стран мира. Так, суммарная доля углубляющих нефтепереработку процессов коксования, каталитического крекинга и гидрокрекинга в нефтепереработке России составляет всего 8,2 %, т. е. на порядок ниже, чем на НПЗ США. Более половины из установок прямой перегонки нефти не оснащены блоком вакуумной перегонки мазута. В составе НПЗ нет ни одного внедренного процесса по каталитической переработке гудронов в моторные топлива. Эксплуатируемые на НПЗ страны установки гидрокрекинга приспособлены лишь для переработки вакуумных газойлей. Таблица 4 - Структура производства нефтепродуктов
На НПЗ относительно благополучное положение с оснащенностью процессами оКлагораживания топливных фракций нефти, такими как каталитический риформинг и гидроочистка, что позволяет обеспечить выпуск удовлетворительно качественных нефтепродуктов. Однако, несмотря на заметное повышение качества наших нефтепродуктов и продукции нефтихимии, они пока уступают лучшим мировым образцам. Мы уступаем и по важнейшим технико-экономическим показателям процессов: металлоёмкости, энергозатратам, занимаемой площади, уровню автоматизации производства, численности персонала и др. Даже разработанные и внедренные в последние годы высокопроизводительные процессы и каталитические системы существенно уступают по этим показателям лучшим зарубежным аналогам. Неудовлетворительно обстоит дело на НПЗ и в отношении отбора светлых нефтепродуктов от потенциала, что приводит к значительному недобору дизельных фракций на атмосферных колоннах. Одной из острейших на НПЗ России является проблема быстрейшего обновления и модернизации устаревшего оборудования, машин и отдельных процессов с доведением их до современного мирового уровня. Необходимы новые технологии и новая техника, замена физически и морально устаревших технологических процессов на более совершенные в техническом и более чистые в экологическом отношениях безотходные процессы глубокой и комплексной переработки нефтяного сырья. С учетом ключевых проблем отечественной нефтепереработки на перспективу можно сформулировать следующие основные задачи: - существенное углубление переработки нефти на основе внедрения малоотходных технологических процессов производства высококачественных экологически чистых моторных топлив из тяжёлых нефтяных остатков (ТНО) как наиболее эффективного средства сокращения ее расхода; - дальнейшее повышение и оптимизация качества нефтепродуктов; - дальнейшее повышение эффективности технологических процессов и НПЗ за счет технического перевооружения производств, совершенствования технологических схем, разработки и внедрении высокоинтенсивных ресурсо- и энергосберегающих технологий, активных и селективных катализаторов; - опережающее развитие производства сырьевой базы и продукции нефтехимии; - освоение технологии и увеличение объема переработки газовых конденсатов, природных газов и других альтернативных источников углев-дного сырья и моторных топлив. Развитие отрасли будет реализовываться на основе укрупнения единичных мощнностей, энерготехнологического комбинирования процессов и комплексной автоматизации с применением ЭВМ с обеспечением требуемой экологической безопасности производств. Эти направления являются генеральной линией технологической политики нефтепереработки и нефтехимической промышленности в стране. 1. 3 Сырьевая база нефтеперерабатывающей промышленности Сырьевая база нефтепереработки включает в себя: 1) нефть; 2) газовый конденсат (бензин - 45 %, керосиногазойлевая фракция - 27 %, мазут -28 %); 3) природный газ. Мировые извлекаемые запасы нефти оцениваются в 139,5 млрд. т (т.е. 208,5 млрд. т у.т.). Из них 66,4 % расположено в странах Ближнего и Среднего Востока. Для этого региона характерно не только наличие огромных запасов нефти, но и концентрация их преимущественно на уникальных (более 1 млрд. т) и гигантских (от 300 млн. т до 1 млрд. т) месторождениях с исключительно высокой продуктивностью скважин. Среди стран этого региона первое место в мире занимает Саудовская Аравия по этому показателю, где сосредоточено более четверти мировых запасов нефти. Огромными запасами нефти в этом регионе обладают Ирак, Иран, Кувейт, и Абу - Даби - арабские страны, каждая из которых владеет почти десятой частью мировых запасов. Второе место среди регионов мира занимает Американский континент - 15,3 % мировых извлекаемых запасов нефти. Наиболее крупными запасами нефти обладают Венесуэла, Мексика, США, Аргентина, Бразилия. Извлекаемые запасы нефти в Африке составляют 6,3 %, в т.ч. Ливии - 2,9; Нигерии - 1,5; Алжире - 0,9 %. До недавнего времени считалось, что Западная Европа бедна нефтью и газом. Но в последние три десятилетия были открыты крупные их месторождения в акватории Северного моря, главным образом в британских (0,5 млрд. т) и норвежских (1,5 млрд. т) территориях. В Азиатско-тихоокеанском регионе промышленными запасами нефти обладают Китай (2,35 %), Индонезия (0,5 %), Индия, Малайзия и Австралия (в сумме 1 % от мировых). Восточно-Европейские бывшие социалистические страны и бывший СССР владеют 5,8 % извлекаемых запасов нефти, в т.ч. бывший СССР - 5,6; Россия 4,76 %, т.е. 6,64 млрд. т. В мире насчитывается в настоящее время более 25 тыс. нефтяных месторождений, имеющих промышленное значение, 29 из них являются уникальными сверхгигантами. Среди них в четырёх месторождениях сконцентрировано почти 30 млрд. т (22 %) извлекаемых запасов. Большинство уникальных и гигантских (их 45 в мире) месторождений нефти находятся в странах Среднего Востока и латинской Америки. Таблица 5 - Уникальные нефтяные месторождения мира (с запасом более 1 млрд. т)
Самыми крупными из уникальных нефтяных месторождений мира являются Гавар и Большой Бурган. Месторождение Гавар Саудовской Аравии с извлекаемым запасом нефти 10,2 млрд. т (что превышает суммарные запасы всех месторождений бывшего СССР) открыто в 1948 г. Длина его 225 км, ширина от 16 до 25 км, глубина залегания пластов 1550 - 1750 м. Дебит скважин достигает 1500 т/сут. Большой Бурган (Кувейт) с начальным извлекаемым запасом нефти 9,9 млрд. т выявлен в 1938 г. Глубина залегания пласта 1700 - 2300 м. Суточный дебет скважин достигает 1500 - 2000 т. Эти два месторождения представляют собой как бы гигантский подземный резервуар с нефтью и являются баснословным богатством для маленьких арабских стран. Если посмотреть на географию месторождений нефти и газа, то нетрудно заметить, что многие из них морские. Считается, что потенциальные морские ресурсы углеводородного сырья составляют более половины общемировых. В наши дни нефть и газ обнаружены на дне всех 5 океанов. В т.ч. Антарктиде. Сегодня добыча морской нефти достигла примерно одной трети от общей её добычи. Основная часть начальных разведанных запасов и современная добыча углеводородного сырья на шлейфе принадлежит пяти регионам: Персидский залив, озеро Маракаибо (принадлежит Венесуэле и Колумбии), мексиканский залив, Каспийское и Северное море. Мировые извлекаемые запасы природного газа оцениваются в 144,8 трлн. м 3 (171 млрд. т у.т.). По разведанным запасам природного газа первое в мире место занимает бывший СССР - 39% от мировых, в том числе Россия - 33 %. Почти одна треть общемировых его запасов приходится на Ближний и Средний Восток, где он добывается преимущественно попутно с нефтью, т.е. на страны, обладающие крупными месторождениями нефти: Иран (15,8 % от общемировых запасов - 2-е место в мире), Абу - Даби (4,0 %), Саудовская Аравия (3,7 %) и Кувейт (1,0 %). В Азиатско-тихоокеанском регионе значительными ресурсами газа обладают Индонезия, Малайзия, Китай, Индия, Австралия. Достаточно большие запасы (6,8 %) газа размещены в Африке, прежде всего в таких странах, как Алжир (2,6 %), Нигерия (2,2 %) и Ливия (0,9 %). Американский континент содержит 10,1 % от общемировых запасов природного газа, в т.ч. США - 3,2 % (5-е место), Венесуэла - 2,8 %, Канада - 1,3 % и Мексика - 1,2 %. Западная Европа обладает 3,3 % от мировых запасов природного газа, в т.ч. Норвегия - 1,0 % , Нидерланды - 1,2 % и Великобритания - 0,5 %. Уникальных месторождений природного газа в мире насчитывается 11, из них в России находится 7. Таблица 6 - Уникальные газовые месторождения мира (с запасом более 1 трлн. м3)
|