ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ Лекция 1 Современные проблемы ХТ ПЭ Лектор – доцент Ивашкина Елена Николаевна

Рекомендуемая литература Дуплякин В.К. Современные проблемы российской нефтепереработки и отдельные задачи ее развития // Рос. Хим. Ж. – т. LI с Кузнецов Б.Н. Новые подходы к химической переработке ископаемых углей // Соросовский образовательный журнал с Нефедов Б.К. Углубленная переработка нефтяных остатков как стратегическое направление развития нефтеперерабатывающей промышленности России в гг.// Катализ в промышленности с.39-50

Рекомендуемая литература Бесков В.Е. Общая химическая технология, с. Сомов В.Е., Садчиков И.А. Стратегические приоритеты российских нефтеперерабатывающих предприятий. – М.:ОПО «ЦНИИТЭнефтехим», с. Тимофеев В.С. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.:Высшая школа, – 536 с.

Современные проблемы химической технологии природных энергоносителей Увеличение глубины переработки углеводородного сырья Повышение качества выпускаемой химической продукции Повышение экологической безопасности химического производства Повышение ресурсоэффективностии химико- технологических производств Интеллектуализация химических производств (управление ХТ-процессами с использованием систем технологического моделирования)

Повышение глубины переработки углеводородного сырья Современное состояние отрасли: 28 крупных НПЗ мощностью млн. т/год На 67 мини-НПЗ перерабатывается 11,5 млн. т/год нефти и 8,2 млн. т/год газового конденсата

Интегральные показатели нефтепереработки ПоказательРФЕвросоюзСША Средняя мощность НПЗ, млн. т/год11,06,24,5 Загрузка мощностей, % Индекс Нельсона3,87,29,5 Износ основных фондов, %80-- Глубина переработки, % Конверсия нефтяных остатков, % Выход светлых нефтепродуктов, % Мощности каталитических процессов по отношению к первичной перегонке, %, в том числе: Углубляющих переработку Повышающих качество продукции 48,5 10, ,7 84, ,5 97,5 Октановое число бензинового фонда (ОЧИ+ОЧМ)/ Содержание серы в дизтопливе, ppm2000

Вывод 1 Нерациональное размещение предприятий обусловливает дальность перевозок нефтепродуктов до 2 тыс. км. В Европе и США транспортное плечо составляет менее 100 км Россия занимает 4 место в мире по нефтепереработке, в то время, как по глубине переработке – на 67 месте из 122 стран

Методика расчета глубины переработки нефти

Причины низкого уровня ГНП Низкая доля деструктивных процессов в технологической схеме НПЗ Основные фонды должны возрасти в 3-3,5 раза, что эквивалентно обновлению 2/3 нефтеперерабатывающей отрасли (это требует инвестиций в млрд. долл.) Среднеотраслевой коэффициент технологической сложности (индекс Нельсона) в настоящее время равен 3,84

Наибольшие индексы Нельсона имеют Салаватнефтеоргсинтез – 8,60 Пермнефтеоргсинтез – 7,06 Вывод 2: действительно рациональная переработка углеводородного сырья в высокоценные химические продукты с высокой добавленной стоимостью может быть обеспечена глубокой интеграцией нефтепереработки и нефтехимии

Основополагающие документы Программа «Топливо и энергия», 1995 г. «Энергоэффективная экономика», 2000 г. «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», 2002 г. Вывод 3: отсутствие единого центра управления и эффективной нормативно- правовой базы, гарантирующей выполнение государственных решений

Вывод 4: Отрасли нефтепереработки и нефтехимии в России – одни из самых отсталых в мире (хуже только в Африке), они являются слабым звеном в структуре нефтегазового комплекса страны

Проявление кризиса выражается в следующих признаках: Нефтепереработка избыточна Нефтепереработка неконкурентна Нефтепереработка убыточна Вывод 5:нефтепереработка – это важнейшая отрасль страны, ее развитие относится к стратегическим задачам экономического роста государства, его национальной безопасности Состояние нефтепереработки должно определяться не частными интересами нефтяных компаний, а законодательной базой и эффективным механизмом поощрения инноваций и инвестиций.

Направления модернизации нефтеперерабатывающего комплекса Разработка стратегии размещения НПЗ Повышение глубины переработки углеводородного сырья до мирового уровня и выше Производство экологически чистых моторных топлив Интеграция с нефтехимией и ее ускоренное развитие

Стратегия размещения НПЗ Число НПЗ в России необходимо удвоить, чтобы сократить дальность перевозок продуктов до конечного потребителя, исключить дефицитные по нефтепродуктам округа и избавиться от монополизма лидирующего в регионе завода Расширение действующих и строительство новых, ориентированных на экспорт продукции НПЗ мощностью до 30 млн. т/год каждый

Размещение крупных НПЗ Побережье Черного моря Побережье Балтийского моря Побережье Баренцева моря Побережье Тихого океана (о. Сахалин) На замыкании Восточно-Сибирского нефтепровода

Оптимальные технологические схемы переработки нефти Двухпоточная схема: каждый процесс представлен двумя одноименными технологическими установками Схема масляной переработки нефти: Атмосферно-вакуумная перегонка маслянистой нефти (АВТМ); Деасфальтизация гудрона; Селективная очистка масл. фракций и деасфальтизата; Депарафинизация рафинатов; Гидроочистка депарафинизированных рафинатов

Комбинирование процессов на НПЗ топливного профиля ЭЛОУ-АВТ (АТ) Гидроочистка бензина – каталитический риформинг; Гидроочистка вакуумного газойля – каталитический крекинг – газоразделение; Сероочистка газов – производство серы Вакуумная перегонка – гидроочистка – каталитический крекинг – газофракционирование Деасфальтизация - обезмасливание

Модели комбинированных установок Неглубокой переработки нефти ЛК-6У - 6 млн. т/год Углубленной переработки нефти ГК-3 – 3 млн. т/год Переработки вакуумного газойля Г – 2 млн. т/год Переработки мазута КТ-1 Переработки мазута КТ-1у Переработки мазута КТ-2

Набор технологических процессов, входящих в состав комбинированных установок ПроцессЛК-6уГК-3Г КТ-1КТ-1уКТ-2 ЭЛОУ-АТ + ЭЛОУ-АВТ + Вак. перегонка мазута ++ Глубоковак. перегонка мазута + Втор. перегонка бензина + Гидроочистка бензина ++ Гидроочистка керосина + Гидроочистка диз. топлива Гидроочистка вак. газойля ++ Легкий гидрокрекинг вак. газойля ++ Кат. риформинг + Кат. крекинг Газофракционирование Висбрекинг гудрона +++

Выбор оптимальной глубины переработки нефти Долговременные тенденции свидетельствуют в пользу схем безостаточной переработки нефти

Два этапа увеличения глубины переработки 1. Увеличение вдвое конверсии тяжелых дистиллятов (вакуумного газойля) с до 85 %, что обеспечит ГПН до % - наращивание мощностей каталитического крекинга; - наращивание мощностей гидрокрекинга. 2. Дальнейший рост ГПН обеспечивается увеличением конверсии нефтяных остатков - введение модифицированных процессов кат - и гидрокрекинга; - коксование гудронов.

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ Комплексный показатель уровня качества К к рассчитывается по стандартным формулам:

Интегральная эффективность потребления бензина АИ-95 с различным содержанием серы Содержание S в бензине, % мас. 0,10,050,030,020,0150,010,005 Затраты на 100 тонно- километров грузовой работы, зависящие от сод. S, руб. (расход топлива, ремонт, амортизация) 24,220,919,418,718,5 18,8

Вывод 1 При сложившихся стоимостных соотношениях затрат на снижение содержания серы в бензине, цены топлива и расходов на ремонт существует оптимальная глубина гидроочистки 0,015 % мас. Ее доведение до 0,005 % связано с прямыми экономическими потерями не только для НПЗ, но и для автохозяйств Расчет К к по стандартным формулам может привести к иррациональному результату

Вывод 2 Экономически целесообразные пределы улучшения качественных свойств нефтепродуктов можно установить только на основе фундаментальных закономерностей экономики качества и конкурентных форм их проявления в отрасли

Производство экологически чистых моторных топлив Евро-2 – 2006 год Евро-3 – 2008 год Евро-4 – 2010 год Евро-5 – 2014 год Эти стандарты будут касаться топлива только для новых машин

Новейшие каталитические технологии для производства ДТ Различные модификации гидрокрекинга Сверхглубокая гидроочистка до остаточного содержания серы до 10 ppm Процессы гидропереработки (депарафинизация, гидроизомеризация, деароматизация топлив)

Состав бензинов российского производства и бензинов Евросоюза Содержание компонентов, % мас. РоссияЕвросоюз 2005 г.2010 г. Бутаны53,5 Бензин риформинга Бензин кат. крекинга Алкилат1,55,08-16 Изомеризат2,05,07-11 Низкооктановые компоненты 21,57,03-4 Оксигенаты2,04,08-10 Сумм. ароматика4338,5 не более 35 % (Евро-4) не более 25 % (Евро-5) Среднее ОЧ по исслед. методу 90,29395

Вывод 3 Для создания качественного бензинового фонда необходимо определить пути снижения суммарного содержания ароматических углеводородов с 43 до 35 % в 2014 году До 25 % в 2020 году При одновременном увеличении среднего ОЧ до 95 (по исследовательскому методу)

Увеличение мощностей скелетной изомеризации легких бензиновых фракций (получение изопрена и диметилбутанов) Увеличение мощностей процесса алкилирования Наращивание мощностей по производству оксигенатов

Вывод 4 Цель реформирования состава автобензинов заключается в достижении умеренного содержания ароматики (25-35 %), остальное - изопарафины.

Основные тенденции и современные проблемы производства высококачественных моторных топлив Углубление и химизация переработки нефти; Оптимизация качества моторных топлив с целью расширения ресурсов и снижения фактического их расхода при эксплуатации ДВС; Совершенствование конструкции двигателей; Дизелизация автомобильного парка; Применение альтернативных топлив