Что такое нефтепереработка

Фото: Дмитрий Верхоробин / ТАСС

Содержание:

Что такое нефтепереработка

Нефтепереработка — это процесс получения различных продуктов из сырой нефти. Является важной отраслью промышленности целого ряда стран, в том числе России. Результатами переработки нефти пользуются другие сферы промышленности, а также конечные потребители во всех сферах обихода. Из них самые востребованные продукты в мире — бензин, керосин и дизельное топливо, а также пластмассы.

История нефтепереработки

В России первые попытки нефтепереработки восходят к 1746 году. Тогда уроженец Архангельской губернии купец Федор Прядунов начал добывать горючую жидкость со дна реки Ухты, с поверхности которой местные жители собирали нефть уже несколько веков, используя маслянистую жидкость как смазку, а также в медицинских целях. Прядунов же, имевший опыт успешной добычи и переработки других полезных ископаемых, построил завод для перегонки нефтепродуктов. Считается, что это первое такое предприятие в мире.

Этот завод проработал недолго, хотя и пережил самого Прядунова. Поставки добытого и переработанного сырья в Москву, которая дала разрешение на это производство, были затратны и длительны, а спрос — низким. В конце концов купец не смог заплатить налог, попал в долговую тюрьму, где и умер в 1753 году. Завод же силами его сына, а затем других предпринимателей, которым он его продал, проработал до 1780-х годов.

Более удобное устройство, которое затем в доработанном виде применяли до 80-х годов XIX века, — нефтеперегонный куб — собрали братья Василий, Герасим и Макар Дубинины в 1823 году в Моздоке.

В середине XIX века к развитию нефтяной промышленности подключились и за рубежом. Так, эксперименты Яна Юзефа Игнация Лукасевича, уроженца польской Галиции и австрийского подданного, с сырой нефтью привели к изобретению в 1853 году безопасной керосиновой лампы. На следующий год в польской деревне Бубрка он пробурил первую в Европе скважину для добычи нефти. В том же году керосин запатентовали и стали применять в Канаде — там геолог и естествоиспытатель Абрахам Пинео Геснер (1797-1864), экспериментировавший с дистилляцией этого топлива с 1846 года, создал керосиновую компанию и построил завод, который извлекал это топливо из угля.

Стимулом к дальнейшему развитию нефтепереработки и нефтехимии стало развитие методов извлечение сырой нефти. Считается, что первая нефтяная скважина в Западном полушарии появилась в 1859 году в Тайтесвилле (штат Пенсильвания, США), ее пробурил предприниматель Эдвин Лорентайн Дрейк. Первая нефть была извлечена из нее 27 августа 1859 года. Примерно в это же время там был построен и нефтеперегонный завод. Однако первенство у США оспаривает Канада: известно, что еще в 1858 году предприниматель Джеймс Миллер Уильямс (1818-1890) начал добывать нефть из скважины на реке Блэк-Крик в Онтарио, на берегу которой построил простой перегонный завод.

К 1869 году в Российской империи в районе Баку (ныне Азербайджан) на западном побережье Каспийского моря действовало порядка 23 небольших нефтеперегонных завода, которые работали на местном сырье. В течение 1870-х годов нефтеперерабатывающие предприятия появились в Поволжье, на рубеже XIX—XX веков — в Грозном и в Фергане (ныне в Узбекистане). Нефтеперегонный завод более совершенного типа, чем куб, появился в 1870-х в поселке Сураханы недалеко от Баку (Азербайджан). К модернизации производства подключался известный химик Дмитрий Менделеев. Метод самого Менделеева, объединяющий несколько нефтеперегонных кубов в батарею, лег в основу и современных способов нефтепереработки. К концу XIX века в России производили до 1,6 млн т керосина в год. К 1913 году действовало уже 59 НПЗ, которые перерабатывали около 9 млн тонн нефти.

В Америке примерно в это же время (1870) Джон Рокфеллер зарегистрировал компанию Standard Oil и после ряда рискованных сделок практически монополизировал нефтяную отрасль в США.

Виды и продукты нефтепереработки

На разных этапах переработки получаются различные углеродные фракции с разной температурой кипения. Среди них:

• бензин (топливо для автомобилей и самолетов);
• битум (строительный и отделочный материал);
• вазелин (используется в медицине и косметике);
• газовый конденсат (производство моторных масел, ароматических углеводородов);
• газойль, или соляровое масло (компонент для топлива);
• гудрон (используется в строительстве, пригоден к вторичной переработке);
• дизельное топливо (горючее для дизельных моторов, котлов, механическая и термическая обработка металлов);
• керосин (авиационное, ракетное топливо, используется при промывке механизмов, для освещения, удаления ржавчин, в файер-шоу);
• лигроин (растворитель в лакокрасочной промышленности, используется и как топливо);
• мазут (топливо для котлов и промышленных печей);
• минеральное масло (смазка, электроизоляция, иногда используются в косметике);
• нефтяной кокс (изготовление электродов, проводников, шлифовочных материалов);
• остаточное нефтяное топливо (побочный продукт, используется как отстойник для других продуктов);
• парафин (пропитка древесины, изготовление карандашей, свечей, спичек);
• пек (производство лаков, толя, топливных брикетов);
• прямогонный бензин, или нафта (используется в нефтехимии, в частности для получения этилена);
• сжиженные углеродные газы, или СУГ (моторное топливо, органический синтез);
• смазочное масло (используется для смазки механизмов).

Первичные и вторичные процессы нефтепереработки

Переработка нефти делится на три основных этапа:

• Первичная переработка — это когда сначала от нефти отделяются попутные газы, а затем под воздействием нагревания (перегонка) разделяется на фракции с разной температурой кипения углеводородов.
• Вторичная переработка — это когда добытые фракции разделяются химическим путем, и в результате образуются компоненты нефтепродуктов.
• Товарное производство — то есть соединение компонентов и определенных присадок для получения нефтепродуктов с нужными показателями.

Первичные процессы нефтепереработки

Первичные процессы подразделяются на:

1. Подготовку нефти. При извлечения нефти из скважин ее сопровождает газ и песок, вода с солями, от которых нужно избавиться еще до транспортировки сырья.
2. Атмосферную перегонку (или дистилляцию). Нефть нагревается до примерно 380°С, в результате получаются жидкость и пар, которые попадают в основной блок дистилляции, где продолжают разделяться благодаря конструкции ректификационной колонны на фракции.
3. Вакуумную дистилляцию (или разгонку). После атмосферной перегонки с повышением нагревания до 400°С остатки нефти необходимо дистиллировать при пониженном давлении, чтобы успешно разделить сырье на фракции.

Вторичные процессы переработки

Вторичные процессы включают:

1. Гидроочистку. Под воздействием водорода при высоких температурах и давлении фракции очищаются от азотистых и сернистых соединений.
2. Риформинг. Химическая реакция для получения высокооктанового топлива из нефти. Чем выше октановое число, тем более устойчиво топливо к внезапному сгоранию.
3. Изомеризацию. Химическое изменение скелета углерода в бензиновой фракции, чтобы получить высокооктановые компоненты для товарного бензина.
4. Каталитический крекинг. Вакуумный газоль, получающийся при разгонке, проходит гидроочистку от серосодержащих смесей, затем тяжелые углеводороды расщепляются (англ. to crack — разламывать, расщеплять) на имеющие меньшую молекулярную массу.
5. Термический крекинг. Высокотемпературное разложение нефтяных фракций для получения бензина и крекинг-остатка для кокса и термогазойля.
6. Висбрекинг. Один из видов крекинга. Неглубокое разложение гудронов и мазутов, которые остаются после первичной переработки нефти под давлением для получения котельного топлива. Термин происходит от viscosity (с англ. вязкость) и breaking (с англ. разрушение).
7. Гидрокрекинг. Технология очистки и переработки минерального масла до синтетического путем изменения молекулярной структуры.
8. Коксование. Переработка как твердого, так и жидкого сырья под давлением без доступа воздуха.
9. МТБЭ. Метил-трат-бутиловый эфир используется для селективной очистки и вывода парафина нефтепродуктов, содержащих масло.
10. Алкилирование. Воздействие на углеводородные газы соединением алкильной группы (одновалентные углеводородные остатки) для получения высокооктанового бензина и товарных алкилатов.

Современный рынок нефтепереработки в России

Россия — третий в мире производитель нефти после США и Саудовской Аравии. Она добывает 9,45 млн баррелей в сутки с учетом ограничений, наложенных соглашением ОПЕК+.

Подтвержденные запасы нефти в стране составляют 19,1 млрд т — здесь Россия находится на шестом месте в мире.

По переработке нефти в 2023 году Китай с 18,4 млн баррелей в сутки обогнал лидера в этой отрасли США (около 18 млн барр./сут.). Россия в сутки обрабатывает более 7,1 млн баррелей нефти (около 970 тыс. т), занимая третье место.

Особенность отрасли добычи и переработки нефти в России заключается в работе множества вертикально интегрированных нефтяных компаний, которые способны выполнять все этапы обращения с этой горючей жидкостью — от бурения до продажи готового продукта. Крупнейшими российскими компаниями являются «Роснефть», «Газпром нефть», «Лукойл», «Татнефть» и «Сургутнефтегаз».

В стране работают более 100 заводов нефтепереработки разной величины. Крупнейший из них — основанный в 1955 году и принадлежащий «Газпром нефти» Омский нефтеперерабатывающий завод, его мощность — 22 млн т нефти в год. Чуть меньшая мощность у НПЗ «Киришинефтеоргсинтез» (или «Кинеф», введен в эксплуатацию в 1966 году) компании «Сургутнефтегаз» — 21 млн т в год. Рязанская нефтеперерабатывающая компания (1960) «Роснефти» за год перерабатывает 17,1 млн т нефти.

В мае 2024 года Минэнерго России закрыло статистику о производстве бензина «для обеспечения информационной безопасности», но публикация данных о ценах на нефтепродукты продолжилась. В августе того же года Росстат по требованию правительства перестал публиковать данные об объемах производства остальных нефтепродуктов — мазута, дизельного топлива, пропан-бутана.

Перспективы нефтепереработки

Эксперты McKinsey прогнозируют снижение спроса на сырую нефть после 2030 года. Причина постепенного отказа от ископаемого топлива — в экологических последствиях от ее добычи и в наращивании инвестиций в возобновляемые источники энергии. Вместе с тем это не означает кризиса нефтеперерабатывающей индустрии: по некоторым оценкам, спрос на продукты нефтехимии и нефтепереработки может вырасти до 2 раз в ближайшие 20-30 лет. В то же время в 2023 году Международное энергетическое агентство (МЭА, IEA) спрогнозировало, что к 2030 году нефтеперабатывающие мощности вырастут по сравнению с 2022 годом примерно на 6 млн баррелей в день до 105,2 млн барр./сут., после чего начнут сокращаться.

По другому сценарию МЭА, мощности, наоборот, сократятся на 3% до 99,4 млн баррелей в сутки уже к 2030 году, а к 2050 году спад составит 24% (62,9 млн баррелей в день). При этом эксперты ожидают наращивания перерабатывающих мощностей в основном в странах Ближнего Востока и Азии, особенно в Индии: при действующей энергетической политике они могут вырасти на 19% — с 5,2 до 7,5 млн барр. в день.

По оценкам McKinsey, в 2020-е годы мир переживает последнюю волну инвестиций в крупные нефтеперерабатывающие производства, которая закончится в 2028 году. В пятерку крупнейших предприятий нефтепереработки в мире на 2024 год входят:

• нефтеперерабатывающий комплекс Джамнагар в штате Гуджарат (Индия) мощностью 1,24 млн барр./сут., или 33 млн т в год (принадлежит компании Reliance Industries);
• нефтеперерабатывающий комплекс Парагуана в Венесуэле мощностью до 971 млн барр./сут. (в составе госнефтекомпании PDVSA);
• нефтеперерабатывающий комплекс Ульсан в Южной Корее мощностью до 840 млн барр./сут. (оператор — SK-Energy);
• нефтеперерабатывающий комплекс Ар-Рувейс в ОАЭ мощностью 837 млн барр./сут. (принадлежит государственной Abu Dhabi National Oil Company, ADNOC)
• НПЗ Йосу в Южной Корее мощностью до 800 млн барр./сут. (в составе компании GS Caltex).

Развитие и трансформация топливного комплекса в России включает четыре направления:

• обеспечение ресурсами внутреннего рынка;
• продвижение глубокой переработки нефти и газа;
• суверенитет энергетического комплекса;
• новые перспективы и география экспорта.

После введения эмбарго на поставки нефтепродуктов в Европу Россия переориентировала экспорт на бурно развивающийся азиатский рынок и осталась в тройке крупнейших мировых поставщиков продукции нефтепереработки. В 2023 году в стране первичную переработку прошли 275 млн т нефти, произведено 43,9 млн т бензина и 88,1 млн т дизеля, на экспорт отправлялись примерно 2,6 млн барр./сут. различных нефтепродуктов.

Еврокомиссия затем вывела из-под запрета нефтепродукты из российской нефти, но лишь те, что произведены за рубежом, и смеси. Россия в декабре 2022 года временно запретила экспорт нефти в отдельные страны, а затем, в сентябре 2023 года, ввела эмбарго на экспорт бензина и дизтоплива. Это позволило обеспечить внутренний рынок, но привело к взлету цен на дизельное топливо в ЕС, так как Россия — крупнейший его экспортер.

Кроме того, секторальные санкции в отношении России подтолкнули руководство страны придать импульс имеющемуся сотрудничеству в энергетической сфере со странами Азии — в частности, с Китаем и Индией.

В стране еще не достигнут среднемировой уровень глубины переработки нефти в 90%, однако Россия прикладывает к этому существенные усилия: внедряются инновационные технологии, например GTL (gas to liquid), которая позволяет получить синтетическое топливо из природного газа. В отрасль активно инвестирует и поддерживает ее государство — сфера насчитывает 1423 проекта с объемом инвестиций в размере 13,3 трлн руб.

Весной 2021 года Минэнерго заключило с нефтяными компаниями инвестиционное соглашение по модернизации действующих НПЗ с целью повышения глубины переработки. До 2031 года предстоит построить и реконструировать 30 установок вторичной переработки нефти и вспомогательных мощностей. В министерстве рассчитывают, что благодаря этим мерам вырастет производство высокооктанового бензина класса К5 почти на 3,7 млн т в год, дизеля того же класса — более чем на 25 млн т в год.

Наконец, в 2024 году в России запущен пилотный проект срочного рынка нефтепродуктов как инструмента страхования ценовых рисков и планирования производственной деятельности. Он даст крупным игрокам возможность продавать, предположительно, 1% реализуемых на бирже нефтепродуктов в виде поставочных фьючерсов. В настоящее время идет мониторинг рынка и создание и модификация инструментов и технологий срочной торговли, точный норматив обязательных продаж определят только в 2025 году. В четвертом квартале 2025 года ведомства и биржа разработают новый план действий на период 2026-2028 годов.

Источник РБК