Открыть главное меню
Нефтеперерабатывающий завод Shell Oil в городе Мартинес в штате Калифорния в США.

Нефтеперерабатывающий завод — промышленное предприятие, основной функцией которого является переработка нефти в бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла, смазки, битумы, нефтяной кокс, сырьё для нефтехимии. Производственный цикл НПЗ обычно состоит из подготовки сырья, первичной перегонки нефти и вторичной переработки нефтяных фракций: каталитического крекинга, каталитического риформинга, коксования, висбрекинга, гидрокрекинга, гидроочистки и смешения компонентов готовых нефтепродуктов[1].

НПЗ характеризуются по следующим показателям:

  • Вариант переработки нефти: топливный, топливно-масляный и топливно-нефтехимический.
  • Объём переработки (в млн тонн).
  • Глубина переработки (выход нефтепродуктов в расчёте на нефть, в % по массе за минусом топочного мазута и газа).

Содержание

ИсторияПравить

Нефтепереработка заводским способом впервые была осуществлена в России: в 1745 году рудознатец Фёдор Савельевич Прядунов получил разрешение на добычу нефти со дна реки Ухты и построил примитивный нефтеперегонный завод, хронологически — первый в мире.[2] Cобрав c речной поверхности 40 пудов нефти, Прядунов в 1748 доставил её в Москву и в лаборатории Берг-коллегии осуществил перегонку, получив керосиноподобный продукт.[3]

В 1823 году возле аула Акки-Юрт, вблизи города Моздока заработал нефтеперегонный куб, изобретенный крепостным крестьянином Василием Алексеевым Дубининым и его братьями — Герасимом и Макаром.[4] Завод братьев Дубининых представлял собой установку, состоящую из кирпичной печи, нагревающей железный куб с нефтью ёмкостью примерно на 492 литра, змеевика, проходящего через «холодильник» (деревянную бочку с охлаждающей водой) и в котором конденсировались пары керосина, и ёмкости для готового керосина.[5] Завод проработал более 20 лет и явился родоначальником нефтеперегонных предприятий, возникших позднее в России и других странах.

Значительно более совершенным стал завод, основанный Василием Александровичем Кокоревым. В 1857 году В. А. Кокорев, Н. Е. Торнау и Н. А. Новосельский основали акционерное «Закаспийское торговое товарищество» с капиталом 2 млн руб., позднее к ним присоединился и предприниматель П. И. Губонин. Товарищество купило 12 десятин земли в Сураханах вблизи Баку для сооружения завода по производству осветительного масла. Завод был убыточным и вскоре Василий Кокорев пригласил для «оказания консультаций» Василия (Вильгельма) Эйхлера[6]. Эйхлер предложил Кокареву отказаться от использования в качестве сырья кира (пропитанная выветрившейся нефтью минеральная вода) и от технологического проекта, разработанного в Германии, а завод перевести на переработку самой нефти. Эйхлер рекомендовал также очищать керосин. Построенный по проекту Либиха завод был ликвидирован, а новый завод, построенный на той же территории, был спроектирован по схеме братьев Дубининых.[7]

Вместо немецких чугунных реторт были установлены 17 железных кубов периодического действия, а для более равномерного нагрева нефти шарообразные паровые котлы были заменены цилиндрическими. Впервые в технологический процесс получения керосинового дистиллята была внедрена его очистка щелочным раствором. В результате этих преобразований выход готового продукта увеличился почти вдвое.

В 1863 Кокорев пригласил в Сураханы Дмитрия Менделеева. Менделеев с Эйхлером провели целую серию опытных перегонок. Были внесены существенные изменения в конструкцию перегонных кубов, внедрены в производство проточные холодильники и разработана новая технология очистки.[8][9] Результатом проведенных исследований и преобразований стало то, что «Сураханский завод стал давать доход, несмотря на то, что цены керосина стали падать».[10]

Профили НПЗПравить

На сегодняшний день границы между профилями стираются, предприятия становятся более универсальными. Например, наличие каталитического крекинга на НПЗ позволяет наладить производство полипропилена из пропилена, который получается в значительных количествах при крекинге, как побочный продукт.

В российской нефтеперерабатывающей промышленности выделяют три профиля нефтеперерабатывающих заводов, в зависимости от схемы переработки нефти: топливный, топливно-масляный, топливно-нефтехимический.

Топливный профильПравить

На НПЗ топливного профиля основной продукцией являются различные виды топлива и углеродных материалов: моторное топливо, мазуты, горючие газы, битумы, нефтяной кокс и т. д.

Набор установок включает в себя: обязательно — перегонку нефти, риформинг, гидроочистку; дополнительно — вакуумную дистилляцию, каталитический крекинг,изомеризацию, гидрокрекинг, коксование и т. д.

Примеры НПЗ: МНПЗ, Ачинский НПЗ и т. д.

Топливно-масляный профильПравить

На НПЗ топливно-масляного профиля помимо различных видов топлив и углеродных материалов производятся смазочные материалы: нефтяные масла, смазки, твердые парафины и т. д.

Набор установок включает в себя: установки для производства топлив и установки для производства масел и смазок.

Примеры: Омский нефтеперерабатывающий завод, Ярославнефтеоргсинтез, Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез и т. д.

Топливно-нефтехимический профильПравить

На НПЗ топливно-нефтехимического профиля помимо различных видов топлива и углеродных материалов производится нефтехимическая продукция: полимеры, реагенты и т. д.

Набор установок включает в себя: установки для производства топлив и установки для производства нефтехимической продукции (пиролиз, производство полиэтилена, полипропилена, полистирола, риформинг, направленный на производство индивидуальных ароматических углеводородов, и т. д.).

Примеры: Салаватнефтеоргсинтез; Уфанефтехим.

Подготовка сырьяПравить

Сначала производится обезвоживание и обессоливание нефти на специальных установках для выделения солей и других примесей, вызывающих коррозию аппаратуры, замедляющих крекинг и снижающих качество продуктов переработки. В нефти остаётся не более 3—4 мг/л солей и около 0,1 % воды. Затем нефть поступает на первичную перегонку.

Первичная переработка — перегонкаПравить

Жидкие углеводороды нефти имеют различную температуру кипения. На этом свойстве основана перегонка. При нагреве в ректификационной колонне до 350 °C из нефти последовательно с ростом температуры выделяются различные фракции. Нефть на первых НПЗ перегоняли на следующие фракции: прямогонный бензин (он выкипает в интервале температур 28—180°С), реактивное топливо (180—240 °С) и дизельное топливо (240—350 °С). Остатком перегонки нефти был мазут. До конца XIX века его выбрасывали как отходы производства. Для перегонки нефти обычно используют пять ректификационных колонн, в которых последовательно выделяются различные нефтепродукты. Выход бензина при первичной перегонке нефти незначителен, поэтому проводится её вторичная переработка для получения большего объёма автомобильного топлива.

Вторичная переработка — крекингПравить

Вторичная переработка нефти проводится путём термического или химического каталитического расщепления продуктов первичной нефтеперегонки для получения большего количества бензиновых фракций, а также сырья для последующего получения ароматических углеводородов — бензола, толуола и других. Одна из самых распространенных технологий этого цикла — крекинг (англ. cracking — расщепление).

В 1891 году инженеры В. Г. Шухов и С. П. Гаврилов предложили первую в мире промышленную установку для непрерывной реализации термического крекинг-процесса: трубчатый реактор непрерывного действия, где по трубам осуществляется принудительная циркуляция мазута или другого тяжелого нефтяного сырья, а в межтрубное пространство подаются нагретые топочные газы. Выход светлых составляющих при крекинг-процессе, из которых затем можно приготовить бензин, керосин, дизельное топливо, составляет от 40—45 до 55—60 %. Крекинг-процесс позволяет производить из мазута компоненты для производства смазочных масел.

Каталитический крекинг был открыт в 30-е годы XX века. Катализатор отбирает из сырья и сорбирует на себе прежде всего те молекулы, которые способны достаточно легко дегидрироваться (отдавать водород). Образующиеся при этом непредельные углеводороды, обладая повышенной адсорбционной способностью, вступают в связь с активными центрами катализатора. Происходит полимеризация углеводородов, появляются смолы и кокс. Высвобождающийся водород принимает активное участие в реакциях гидрокрекинга, изомеризации и др.. Продукт крекинга обогащается легкими высококачественными углеводородами и в результате получается широкая бензиновая фракция и фракции дизельного топлива, относящиеся к светлым нефтепродуктам. В итоге получаются углеводородные газы (20 %), бензиновая фракция (50 %), дизельная фракция (20 %), тяжелый газойль и кокс.

ГидроочисткаПравить

Гидроочистку осуществляют на гидрирующих катализаторах с использованием алюминиевых, кобальтовых и молибденовых соединений. Один из наиболее важных процессов в нефтепереработке.

Задача процесса — очистка бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, а также вакуумного газойля от сернистых, азотсодержащих, смолистых соединений и кислорода. На установки гидроочистки могут подаваться дистилляты вторичного происхождения с установок крекинга или коксования, в таком случае идет также процесс гидрирования олефинов. Мощность существующих в РФ установок составляет от 600 до 3000 тыс. т в год. Водород, необходимый для реакций гидроочистки, поступает с установок каталитического риформинга, либо производится на специальных установках.

Сырьё смешивается с водородсодержащим газом концентрацией 85—95 % об., поступающим с циркуляционных компрессоров, поддерживающих давление в системе. Полученная смесь нагревается в печи до 280—340 °C, в зависимости от сырья, затем поступает в реактор. Реакция идет на катализаторах, содержащих никель, кобальт или молибден под давлением до 50 атм. В таких условиях происходит разрушение сернистых и азотсодержащих соединений с образованием сероводорода и аммиака, а также насыщение олефинов. В процессе за счет термического разложения образуется незначительное (1,5—2 %) количество низкооктанового бензина, а при гидроочистке вакуумного газойля также образуется 6—8 % дизельной фракции. В очищенной дизельной фракции содержание серы может снизиться с 1,0 % до 0,005 % и ниже. Газы процесса подвергаются очистке с целью извлечения сероводорода, который поступает на производство элементарной серы или серной кислоты.

Процесс Клауса (Окислительная конверсия сероводорода в элементную серу)Править

Установка Клауса активно применяется на нефтеперерабатывающих предприятиях для переработки сероводорода с установок гидрогенизации и установок аминной очистки газов для получения серы.

Формирование готовой продукцииПравить

Бензин, керосин, дизельное топливо и технические масла подразделяются на различные марки в зависимости от химического состава. Завершающей стадией производства НПЗ является смешение полученных компонентов для получения готовой продукции требуемого состава. Также этот процесс называется компаундирование или блендинг.

Значение НПЗ в экономике и военно-стратегической жизни государстваПравить

Государство, не имеющее НПЗ, как правило, зависимо от любого соседа, в котором он есть, так же на примере Белоруссии можно наблюдать, как 2 крупных НПЗ в Новополоцке и Мозыре формируют значительную часть бюджета государства. В России нефтеперегонные предприятия часто формируют значительные части региональных бюджетов.

В военно-стратегическом плане НПЗ так же играет огромную роль и является, как правило, одним из главных объектов, по которым наносятся первыми ракетно-бомбовые удары наряду с важнейшими военными объектами, что делается с целью оставить противника без топлива.

См. такжеПравить

ЛитератураПравить

  • Коршак А. А., Шаммазов А. М.: «Основы нефтегазового дела», издательство «Дизайнполиграфсервис», 544 стр., 2005, ISBN 5-94423-066-5
  • Шаммазов А. М. и др.: «История нефтегазового дела России», Москва, «Химия», 2001, 316 стр., УДК 622.276, ББК 65.304.13, ISBN 5-7245-1176-2
  • В. Г. Шухов, Проекты нефтеперерабатывающих установок и заводов (техническая документация): Центральный исторический архив Москвы, фонд № 1209, опись 1, дело № 2; Архив Российской Академии Наук, фонд № 1508, опись 1, дела № 2, 5, 6, 11, 12, 13, 14, 16, 20, 21, 34, 40, 44, 45, 46.

ПримечанияПравить

  1. Виртуальный нефтегазоперерабатывающий комплекс. Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина.
  2. Рождение нефтяной отрасли в России.
  3. Горная энциклопедия - прядунов ф. с.. www.terminy.info. Дата обращения 16 января 2019.
  4. Керосин крепостных братьев (рус.) ?. profile.ru. Дата обращения 16 января 2019.
  5. 195 лет назад братьями Дубиниными был создан первый в мире нефтеперерабатывающий завод. ruskline.ru. Дата обращения 16 января 2019.
  6. Эйхлер Василий Евстафьевич - известный бакинский химик.
  7. Лисичкин С.М. Выдающиеся деятели отечественной нефтяной науки и техники. — М.: НЕДРА, 1967. — С. 284. — 68 с.
  8. Александр МАТВЕЙЧУК, кандидат исторических наук, член-корреспондент РАЕН. 130 лет тому назад в России была основана первая в мире вертикально интегрированная нефтяная компания — "Бакинское нефтяное общество".
  9. Становление и развитие нефтяного дела в российской империи. cyberleninka.ru. Дата обращения 16 января 2019.
  10. Менделеев Д. И. Заветные мысли. — М.: Мысль, 1995. — 388 с. — ISBN 5-244-00766-1.

СсылкиПравить