Доля различных процессов в нефтепереработке России и США

Тема 1.1. Введение. Содержание курса.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1.Основная литература

1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа.Уфа:Гилем, 2002, 672 с.

2. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа.2 –е изд.- М.: Химия, 2001.-568 с.

3. Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. М.: Химия, КолосС, 2004.-456 с.

2. Дополнительная литература

1..Нефти СССР. Л.: Химия, 1971, т. 1, 1972, т.2, 1973, т. 3, 1974, т. 4.

2. Рудин М.Г., Смирнов Г.Ф. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, Л.: Химия, 1984, 256 с.

3. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Ч. 1., М.: Химия, 1972, 349с.

4. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. М.: Химия, 1980, 328с.

5. Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Ч. 3. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов., М.: Химия, 1978, 424с.

Задачи изучаемой дисциплины.

Студент должен знать:

- химический состав нефти и нефтепродуктов;

- основные физико-химические свойства нефтей и нефтепродуктов, получаемых на НПЗ;

- ассортимент товарных нефтепродуктов;

- требования ГОСТ к товарным нефтепродуктам;

- варианты переработки нефти на НПЗ;

- сырье, продукты, условия проведения первичных и вторичных процессов переработки нефти.

Студент должен уметь:

- пользоваться справочной и специальной литературой по вопросам качества товарных нефтепродуктов;

- составлять материальные балансы по отдельным процессам и нефтеперерабатывающему заводу в целом.

Раздел 1. Введение в технологию переработки нефти и газа. (2ч.)

1.1.1. Месторождения нефти и газа в России и за рубежом.

Нефть представляет собой маслянистую жидкость, обычно легко текущую и реже малоподвижную. Относительно происхождения нефти существуют две гипотезы: органическая и неорганическая. Неорганическая выдвинута Д.И. Менделеевым, органическая - М.В. Ломоносовым. В настоящее время принята органическая теория, гласящая, что нефть - есть продукт превращения остатков растительных и животных организмов без доступа воздуха под воздействием высокой температуры, давления, бактерий, глин, катализаторов, а также определенных геологических условий.

Эксплуатация нефтяных месторождений осуществляется одним из трех основных способов:

а) фонтанным, б) компрессорным (газлифтным), в) глубиннонасосным.

Общие геологические запасы нефти на Земле (прогноз) - более 200 млрд. т, около 53 млрд. т. считается достоверными. Из них на Западное полушарие приходится 18.9 %, на Ближний Восток - 60.9 %.

Наиболее крупными районами добычи нефти являются Северная и Южная Америка, Ближний Восток, Северная Африка и территория бывшего Советского Союза. Далее приводятся данные 1972 г.

Основная часть объемов добычи нефти (по данным 1969 г.) приходится на США, СССР, Венесуэлу, Саудовскую Аравию, Иран, Кувейт и Ливию.

На основании данных, приблизительно 1993-1994 г.

По добыче нефти 1 место в мире занимает - Россия, 2 - США, 3 - Саудовская Аравия, 4 - Мексика, 5 - Китай, 6 - Ирак, 7 - Великобритания, 8 - Иран, 9 - Кувейт, 10 - Нигерия. Нефть также добывают в странах: Румыния, Югославия, Албания, Венгрия, Куба, Вьетнам, Япония. В мировых масштабах количество нефти этих стран, добываемое в течении года таково, что его хватит на одни сутки.

Переработка нефти сосредоточена в странах с высокоразвитой промышленностью - США, Япония, ФРГ, Франция, Италия, Англия, Канада.

На территории бывшего Советского Союза основными районами добычи нефти являются: Урало-Волжский, Западно-Сибирский, Северо-Кавказский, а также районы, расположенные на территориях бывших союзных республик: Азербайджан, Украина, Казахстан, Туркменистан, Узбекистан и Белоруссия. До 1974 г. США добывала нефти больше, чем СССР, но затем нефть стала дешевой и они стали ее покупать. На момент получения информации (1993-1994 г.г.) в России добывалось 380‑400 млн. т./год. Продажа нефти осуществлялась в Болгарию, Румынию, ФРГ, Италию, Францию, Японию. В США последние 10 лет перерабатывалось 820-850 млн. т. нефти / год. Из них 455 млн. т/год своя, остальная покупная.

Нефтеперерабатывающая промышленность сосредоточена в районах наибольшего потребления нефтепродуктов.

Следует отметить, что значительная доля нефтей бывшего Советского Союза являются сернистыми и высокосернистыми (около 60%), что следует учесть при выборе схемы их переработки.

1.1.2. Структура топливно-энергетического баланса в России и за рубежом

Основная доля в мировом топливно-энергетическом балансе приходится на уголь, нефть и газ. Начиная с 30-х годов XX века доля угля неуклонно снижается. К 1950 г. доля угля в мировом топливно-энергетическом балансе снизилась до 54.2%, к 1965 г. до 39 %. Доля нефти возросла к 1965 г. до 34 % и природного газа до 16...17 %. В ТЭБ СССР к 1965 г. доля угля составляла 44.0 %, нефти 36.4%, природного газа 15.9 %. В США доля нефти и газа среди остальных источников энергии составляла 74.2%.

Одновременно наблюдается тенденция к углублению переработки нефти. Если в 1975 г. топочный мазут составлял свыше 20 % от общих ресурсов, к 1980 г. его доля должна снизилась до 17 %.

Сравнение выхода различных нефтепродуктов (по данным на середину 90-х годов)

В США выход бензина составляет примерно 45-46% на нефть, в России около 15-20%. Выход светлых в США составляет примерно 75%, В России 42-45%. Выход мазута в США составляет 10%, в России - 40%, масел в США - 1.3%, России - 1.9%.

В таких странах как Англия, Италия, Франция, ФРГ, Япония переработка нефти ведется по вариантам, дающим набор продуктов сходный с Российским. Для США характерен бензиновый вариант переработки нефти, для Европейских стран - дизельный вариант.

В США находится около 290 нефтеперерабатывающих завода, в России - только 50. Второе место по нефтепереработке в капиталистическом мире занимает Япония.

Значение того или иного процесса для нефтеперерабатывающей промышленности России и США представлено в таблице 1.1. При этом за 100 % принят объем сырья, поступающий на первичную переработку.

Таблица 1.1.

Процесс	Доля процесса, %
США	Россия
Первичная переработка
Вакуумная перегонка	20-25	10-12
Термические процессы	»8	<10
Кат. крекинг		5-8
Гидроочистка
Гидрообессеривание мазутов и вакуумных газойлей		–
Гидрокрекинг	5-7	0,2
Алкилирование	5-7	<1
Изомеризация		0,2
Производство смазочных масел	1,1-1,2	1,5-1,6
Производство нефтебитума	5-7	1,5-1,6
Коксование		0,25

1.1.3. Основные направления использования нефти и газа.

Перспективы развития нефтеперерабатывающей

и нефтехимической промышленности

Различают три основных направления переработки нефти:

1) топливный;

2) топливно-масляный;

3) нефтехимический (комплексный).

По топливному варианту нефть перерабатывают, в основном, на моторные и котельные топлива. При одной и той же мощности по сырью (нефти) завод, работающий по топливному варианту отличается наименьшим числом технологических установок и низкими капиталовложениями.

Переработка нефти по топливному варианту может быть глубокой и неглубокой

Прямая перегонка дает только тот выход светлых, который обусловлен природными свойствами нефти. Поэтому, при глубокой переработке по топливному варианту предусматривается набор процессов вторичной переработки, при котором из тяжелых нефтяных фракций и остатка - гудрона получают высококачественные легкие моторные топлива. Кат. крекинг вакуумного газойля (фракция 360...500^оС) может дать дополнительно 10...15% бензина в пересчете на нефть.

Переработка газов направлена на увеличение выхода высококачественного бензина.

Процессы вторичной переработки (в значительной мере условно) делятся на:

- Термические процессы (термический крекинг, пиролиз (высокотемпературный крекинг), коксование) - процессы, протекающие при высокой температуре в зоне реакции (490...900^оС), при которой нефтяное сырье разлагается (собственно крекинг (от английского to crack - раскалывать, разламывать). Процессы сопровождаются вторичными реакциями уплотнения образующихся углеводородных молекул.

- Термокаталитические процессы

Каталитический крекинг. Служит для получения высококачественного бензина. Процесс осуществляется при температуре термического крекинга (470...540^оС), но имеет более высокую скорость и качество бензина выше.

Каталитический риформинг служит для производства ароматических соединений и повышения О.Ч. бензина;

Каталитическая изомеризация легких углеводородов (н-пентан, н-гексан). Служит для производства высокооктановых компонентов бензина.

- Гидрогенизационные процессы - термокаталитические процессы под давлением водорода:

гидроочистка (обессеривание, насыщение непредельных углеводородов);

гидрообессеривание - удаление серы из тяжелых остатков сернистых нефтей с целью использования последних в качестве котельного топлива;

Гидрокрекинг - глубокое термокаталитическое превращение тяжелого сернистого остаточного сырья для производства бензинов, реактивных и дизельных топлив.

- Низкотемпературный каталитический процесс - каталитическое алкилирование изобутана олефинами на основе заводских газов. Целевой продукт - алкилат - высокооктановый компонент авто- и авиационных бензинов.

Топливно-масляный вариант. Сырье - нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций. В этом случае требуется меньше производственных установок для получения высококачественных масел. Масляные фракции - >350^оС. Их очищают селективными растворителями (фенол, фурфурол и т.д.), удаляя смолы и углеводороды с низким ИВ, депарафинируют (смесью метилэтилкетона или ацетона с толуолом), что снижает t застывания, и подвергают гидроочистке. Это получение дистиллятных масел (легкие и средние индустриальные, автотракторные и др.). Остаточные масла (авиационные, цилиндровые) выделяют из гудрона путем его деасфальтизации. Деасфальтизат затем подвергают дальнейшей переработке по аналогии с дистиллятными маслами. Асфальт перерабатывают в битум и кокс.

В обоих вариантах должны бить предусмотрены процессы по производству сырья для нефтехимической промышленности - этилена, пропилена, бутиленов, бензола, толуола, ксилолов и т.д. Источниками этих веществ являются вторичные процессы переработки нефти (см. выше).

Нефтехимический вариант переработки нефти представляет собой сложное сочетание предприятий, на которых помимо выработки высококачественных топлив и масел не только производится подготовка сырья для тяжелого органического синтеза, но и осуществляются процессы связанные с многотоннажным производством азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс, синтетических волокон, моющих веществ, жирных кислот, фенола, ацетона, спиртов, эфиров и многих других химикалий. Таким образом, нефтехимический вариант по сравнению с топливным и топливно-масляным отличается большим ассортиментом нефтехимических продуктов, и, как следствие, высокими капиталовложениями. Поставщиками олефинов на таких заводах служат главным образом процессы пиролиза. Сырьем для процессов пиролиза служат сухие газы нефтепереработки, низкооктановые газовые бензины, рафинаты с установок по извлечению ароматики.

В настоящее время мировое производство продуктов основного органического синтеза базируется на использовании нефти и природного газа (около 95%), уголь, сланцы, торф, древесина обеспечивают не более 5% потребляемого сырья. Химической переработке подвергается около 5 % добываемой нефти и ее продуктов. Остальная часть ее сжигается в различных двигателях и топках (выбросы в воздух СО₂ - до 20 млрд. т / год).

Касательно перспектив. Итак, нефть имеет наибольшее значение для нефтехимического синтеза, однако структура ее потребления такова, что основная масса нефти сжигается. Тенденции в мире направлены на сдвиги в топливно-энергетическом балансе, при котором энергия производится из менее дефицитного и ценного и более дешевого топлива: гидроэнергия, атомная (хотя это сопряжено с определенными экологическими последствиями), использование углей. Здесь также действуют иные экономические факторы.

Дата добавления: 2013-12-11