Общие подходы к разработке технологии переработки углеводородного сырья

Однако  полное исследование невозможно, особенно сложного процесса. Поэтому чаще всего  используют зависимость критерия эффективности (например производительность, выход  целевой продукции, средняя прибыль, приведенный доход и т. д.) от отдельных факторов процесса. Затем находится система уравнений, описывающих зависимости интересующих зависимых переменных от изменений независимых параметров. 
 

      3. Проведение экспериментов  на пилотных, укрупненных  и полупромышленных установках. 

     После проведения исследовательских работ,  позволяющих разработать технологическую  концепцию, возникает проблема практической реализации процесса в промышленном масштабе. Однако  собранная к  этому времени информация о процессе недостаточна для составления проекта промышленной установки, так как большинство единичных элементов процесса реализуется различными способами в лабораторном и промышленном масштабе. Кроме того, промышленная установка должна включать в себя разнообразное оборудование, не применяемое в лабораторном масштабе, что связано с необходимостью накопления и перемещения больших масс и переноса больших количеств энергии в производственных условиях. Поэтому для правильного проектирования промышленной установки необходимо провести исследования в масштабе, среднем между лабораторным и промышленным. Данный этап работ называется развитием процесса. Он охватывает не только экспериментальные исследования, но и проектные расчеты,  и предварительные пробы экономической оценки процесса.

     После разработки технологической концепции  метода и предварительного определения  числа и вида единичных элементов  процесса приступают к проектированию установки промежуточного масштаба.

     Цель  исследований на такой установке  пополнение сведений о процессе, необходимых для правильного проектирования  промышленной установки, определение оптимальных параметров и экономической оценки метода производства.

      Проектируются и сооружаются опытные и опытно – промышленные установки, предназначенные  для неоднократного их использования при отработке новых технологических процессов, определении параметров при использовании других исходных веществ, или испытании новых катализаторов и т.п. Проектирование и изготовление стендов и опытных установок разового использования предназначаются для проверки и отработки только данного изделия или процесса.

     Полученные  результаты лабораторных исследований, испытаний на опытно – промышленной и промышленной установках используются для составления технологического регламента, который является исходным материалом для проектирования вновь разрабатываемой или модифицируемой технологической установки. 
 

      4. Технологическая  структура нефтеперерабатывающей  промыш-ленности  РФ для анализа к разработке новых технологий. 

      Важнейшими  характеристиками качества технологической структуры нефтеперерабатывающей промышленности являются долевые показатели процессов, направленных на углубление переработки нефти (так называемых углубляющих процессов) и процессов, направленных на повышение качества нефтепродуктов (облагораживающих процессов) по отношению к объему первичной переработки нефти и удельный вес всех вторичных процессов.

      Использование только 70% мощностей в настоящее время по первичной переработке неизбежно ведет к недогрузке по всем вторичным процессам.

      Технологическая структура российской нефтепереработки формировалась на основании требований топливно-энергетического баланса страны. Поскольку последний ориентировал производство нефтепродуктов на мазутный вариант, а постоянно растущий объем добычи нефти позволял удовлетворить потребности в моторных тооливах при низкой глубине переработки нефти, постольку развитию вторичных процессов, которые определяют глубину переработки нефтяного сырья и качество получаемых товарных продуктов, в прошлом уделялось недостаточное внимание.

     В последнее десятилетие в состав российских нефтеперерабатывающих заводов был введен рад современных и эффективных технологий по элсктрообессоливанию н атмосферно-вакуумной дистилляции нефти (установки мощностью от 3 до 6 млн.т в год), по каталитическому крекингу в псёвдоожиженном слое катализатора (установки мощностью 2 млн. т в год), по каталитическому риформингу бензинов (установки мощностью 1 млн.т в год), новые установки селективной очистки масел, каталитической депарафи-низации, производства нефтяного битума, кокса и другие.

      Технико-экономические  показатели этих и целого ряда других технологических установок по основным процессам нефтепереработки соответствуют мировым стандартам по технологии и конструкции аппаратуры. Однако   практически на всех заводах в эксплуатации находится значительное количество устаревших технологий и оборудования, что существенно снижает общий технологический уровень производства относительно уровня западных стран. Главным же недостатком остается низкий удельный вес вторичных процессов в структуре нефтепереработки России в сравнении с уровнем западных стран. В условиях падающей добычи нефти в России такая структура нефтеперерабатывающей промышленности не будет в состоянии обеспечить страну собственным моторным топливом и другими нефтепродуктами в достаточном количестве, ассортименте и требуемого качества. 
 

      5. Критические факторы,  определяющие кризисное  состояние  

нефтепереработки  и мотивирующие к  созданию новых технологий

переработки углеводородного сырья. 

      Прежде всего необходимо отметить, что нефтеперерабатывающая промышленность страны в целом представляет собой мощный комплекс непрерывных поточных производств, реализующих многовариантную технологию переработки нефти с выпуском нефтепродуктов широкого ассортимента и в значительных объемах.

      Однако  ряд важнейших факторов, сформировавшихся к началу 90-х годов, привел к ситуации, когда приходится констатировать, что структура и состояние отечественной нефтеперерабатывающей промышленности не соответствует мировым технологическим стандартам по ряду важнейших процессов, а качество нефтепродуктов не отвечает формирующимся западным требованиям. Это ставит под сомнение перспективы успешного развития отрасли. Такими факторами являются:

      Первое. Резкое падение добычи и, следовательно, переработки нефти в России, которое при неблагоприятных условиях может продолжаться. Это обстоятельство исключает "мазутный" вариант развития из возможных, т.к. не обеспечивает страну моторным топливом.

      Второе. Доля вторичных процессов, обеспечивающих глубину переработки нефти (и, следовательно, выход светлых дистиллятов) и высокое качество нефтепродуктов, недопустимо низка. Таким образом, структурное несовершенство российской нефтепереработки, заключается в низкой доле углубляющих и, прежде всего, деструктивных процессов, что в условиях низких объемов перерабатываемого сырья ставит под угрозу достаточное производство необходимых нефтепродуктов.

     Третье. С начала 90-х годов прошлого века формирование технологической структуры мировой нефтепереработки совершалось под постоянным давлением новых экологических требований и возрастающих требований техники к качеству моторных топлив, смазочных масел и других нефтепродуктов. США, Канада, Япония — несколько ранее, а страны Западной Европы — начиная с 1996 года, вводят новые требования к качеству нефтепродуктов, используемых на их территории. Эти требования приведены в виде нормируемых показателей и значений самих нормативов для основного ассортимента нефтепродуктов, составляющих примерно 80% всего объема нефтепродуктов: автомобильных бензинов, авиакеросинов, дизельного топлива и топочного мазута.

      Выпуск  нефтепродуктов, удовлетворяющих нормативам, для отечественной нефтепереработки означает значительные структурные подвижки в направлении увеличения доли процессов риформинга, гид-рочистки, алкилирования, изомеризации, производства МТБЭ, каталитической депарафинизации, гидрообессеривания и других новых или малоосвоенных процессов.

      Нарушение нормативов на первых порах будет сопровождаться снижением рентабельности экспорта отечественных нефтепродуктов, а в дальнейшем может совсем закрыть некоторые, в том числе традиционные, рынки сбыта российских нефтепродуктов.

      Четвертое. На заводах нефтеперерабатывающей отрасли России эксплуатируется большое количество технологических установок со сроком службы более 20-ти и даже 30-ти лет. Значительная часть из них морально устарела, а другая — физически изношена. Большинство этих установок строились в годы стабильного прироста добычи нефти, были рассчитаны на растущие объемы переработки нефти и имеют большую единичную мощность. Прежде всего это относится к атмосферным установкам первичной перегонки нефти и вакуумной перегонки мазута (АТ, АВТ-6, ЛК-6У). В годы падения добычи нефти эти установки оказались загруженными на 50-60%, что существенно снижает эффективность происходящих на них процессов. Таким образом, технико-экономические показатели морально устаревших и физически изношенных установок отечественной нефтепереработки значительно уступают современным зарубежным аналогам. Это обстоятельство самым плачевным образом сказалось на издержках производства российских НПЗ в 90-е гг. прошлого века. 
 

      6. Перспективы развития  нефтеперерабатывающей  промышлен-ности РФ. 

      Развитие нефтеперерабатывающей промышленности России, выраженное в объемных характеристиках, целиком зависит от того, какой именно из сценариев нефтедобычи реализуется в рассматриваемый период. Максимальный и минимальный (пессимистический) варианты добычи нефти образуют конус, весьма значительно (примерно на 100 млн.т) расходящийся к 2020 году. Перед нефтедобывающей отраслью России стоят две задачи: обеспечение страны в достаточном объеме необходимым набором нефтепродуктов (прежде всего, моторными топливами, маслами и сырьем для нефтехимии) и поддержание некоторого уровня экспорта нефти для сохранения сложившихся рынков сбыта российской нефти и валютных поступлений. Очевидно, что сценарий добычи нефти, соответствующий нижней образующей конуса, исключает экспорт сырой нефти и, стало быть, способен решить только одну задачу — первую — и то только в том случае, если за рассматриваемый период производственная база нефтеперерабатывающей промышленности подвергнется необходимой структурной перестройке и реконструкции. Объем переработки нефти на отечественных НПЗ должен поддерживаться в предстоящие 15 лет на уровне 190—195 млн. т в год. При этом, если реконструкция и структурная модернизация российской нефтепереработки будут достаточно глубокими, могут открыться возможности для экспорта высококачественных товарных нефтепродуктов. Это улучшит структуру российского экспорта энергетических ресурсов, увеличив в нем долю товаров высокой степени обработки. 
 

      7. Роль и место  отечественной науки  в модернизации  технологий 

переработки углеводородного  сырья. 

      В   настоящее   время   западный мир охвачен научно-техническими разработками по созданию новых и      реконструкции    действующих нефтепе-рерабатывающих предприятий. На нефтепереработку приходится около трети всех заказов проектно-конструкторским    компаниям во всех регионах мира. Общая стоимость проектов в области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности мира (по данным фирмы "Кеllog Со") превышает 150 млрд. долл. Значительная часть этих проектов инициируется под давлением положений нового экологического законодательства западных стран.

      Большая часть мировых научно-технических  разработок и проектов находится в русле проблем, стоящих перед российской нефтепереработкой. Понятно, что недостатка в предложениях от иностранных фирм, готовых поставить любое оборудование для любых технологических процессов предприятиям, производящим экспортные товарные нефтепродукты, нет, и. по-видимому, на первых порах чаще всего будет работать схема поставки оборудования по импорту с лицензией или без нее на основе компенсации валютных расходов за счет экспортных поставок продукции.

      Однако  есть несколько обстоятельств, которые  делают неприемлемой такую схему модернизации в качестве постоянной.

      Первое. Россия была, есть и будет в обозримое время одной из первых нефтедобывающих стран мира. Как бы ни складывались далее обстоятельства, производство нефти в России будет находиться в диапазоне 350—200 млн.т в год на протяжении ближайших десятилетий. Большая часть добываемой нефти будет перерабатываться на отечественных НПЗ. Россия — индустриальная держава, располагающая всеми необходимыми техническими средствами не только для освоения, но и для создания новых технологий. Уровень отечественных научных кадров всегда был высок, остается таковым и сейчас. Коллективами сотрудников специализированных институтов нефте-перерабатывающей и нефтехимической промышленности выполнено немало оригинальных новых разработок.

      Второе. Реконструкцию отечественной нефтеперерабатывающей промышленности необходимо осуществить преимущественно силами российских институтов и заводов не только потому, что это означает поддержку отечественной науки и промышленности, но и потому, что этот путь означает переход к более эффективному и прибыльному экспорту. Исследования показывают, что чем меньше будет добыча нефти в стране, тем глубже должна быть переработка нефти с тем, чтобы обеспечить Россию необходимыми нефтепродуктами и поставлять на экспорт товары высокой степени обработки. В настоящее время все отечественные НПЗ входят в нефтяные компании России. Замещение экспорта сырой нефти экспортом высококачественных дорогих нефтепродуктов при умеренной налоговой политике оставить прибыль в российских нефтяных компаниях, т.к. именно в период перехода к глубокой переработке нефти рентабельность нефтепереработки бывает довольно высокой. Пли внедрении углубляющих процессов НПЗ получают в виде мазута дополнительное, практически бесплатное сырье для производства дорогих нефтепродуктов, в то время как цена тонны мазута, идущего на экспорт, в настоящее время на 30—40 долл. США меньше, чем цена тонны сырой нефти.