Нефть. От первых скважин до новой эпохи - Глеб Олегович Трухин

Второй вариант гидрокрекинга – глубокий, в котором условно различают две технологии: двухступенчатый и одноступенчатый. Однако это разделение по ступеням действительно является условным, так как в двухступенчатом исполнении, по существу, первой ступенью будет гидроочистка.

Давайте сравним два варианта глубокого гидрокрекинга. Устройство для одноступенчатой технологии крайне простое: сырье подается в реактор, а затем, пройдя несколько ступеней сепарации от ВСГ и продуктов реакции (аммиак, сероводород и др.), подается в колонну на ректификацию. А вот в двухступенчатом процессе присутствуют два реактора предварительной гидроочистки, и лишь затем все поступает на ступень гидрирования – аналогичную первому рассмотренному процессу – с последующим разделением в сепараторах и колонне. Оба этих варианта показаны на рисунке 4.

Глубокий гидрокрекинг отличается показателем давления процесса и варьируется в диапазоне 13–17 МПа, температура же аналогична легкому гидрокрекингу. Сырьем для процесса служит вакуумный газойль: на выходе его гидроочищенная фракция составляет около 20 %, различные виды топлива могут достигать 77 %, а вот отходы в виде «вредного» газа – в среднем 2 %. Аммиак и сероводород весьма токсичны для металлических аппаратов, а также могут отравить катализатор. Но все же, несмотря на вред для нефтяной промышленности, они также направляются в производство для получения серы, азотной и серной кислот, аммиака и т. д.

Рисунок 4. Принципиальная схема гидрокрекинга

Говоря о гидрокрекинге, стоит также упомянуть о производстве базовых масел. Гидрокрекинговые масла – это продукты перегонки и глубокой очистки нефти. В процессе отбрасывается все «ненужное», необходимые свойства придаются с помощью присадок. Такое масло получается близким по качеству к «синтетике» – оно обладает высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и устойчивостью к деформациям сдвига, а от износа может защищать даже лучше, чем синтетическое. С другой стороны, «синтетика» более однородна (в смысле линейности углеводородных цепей), что дает преимущество в температуре замерзания, большую стойкость к термическому и механическому разрушению, что и объясняет ее более высокую стоимость.

В масляном варианте гидрокрекинга давление поднимают до 20 МПа, а после блока ректификации в схему дополнительно включают вакуумную колонну. Иными словами, здесь за блоком сепарации следует установка АВТ с отбензинивающей колонной.

К какому классу относить такие масла? В соответствии с классификацией API они относятся к III группе – базовые масла нефтяного происхождения высшей категории качества. По требованиям к наименованию материалов многих стран мира, в том числе Германии, «полностью синтетическими», «стопроцентно синтетическими» или просто «синтетическими» они называться не могут, так как такое название могут носить базовые масла, состоящие только из искусственно созданных молекул. Но ведь по потребительским свойствам эти масла аналогичны синтетическим, а иногда и превосходят их. Поэтому, чтобы выделить эти масла из ряда прочих «минералок» и подчеркнуть их высокие потребительские свойства, маркетологи большинства маслопроизводящих компаний изобрели целую гамму названий: HC-синтез, НС-синтетика, High-Tech-Synthese-Technology, VHVI, XHVI, ExSyn и т. д.

Гидрокрекинг – более поздняя разработка, чем каталитический крекинг и риформинг. По сути, это усовершенствованная технология, призванная решать те же задачи.

В чем плюсы:

– Глубокая переработка сырья. Снимается вопрос утилизации тяжелого остатка, не поддающегося перегонке.

– Адаптивность под спрос. За счет быстрого переключения мощностей на выработку нужных позиций удается гибко реагировать на колебания потребительского спроса.

– Экологичность. При производстве и сгорании продуктов гидрокрекинга сильно снижается выброс в атмосферу вредных веществ, в первую очередь диоксида серы.

Недостатком технологии считаются существенные материальные и эксплуатационные расходы, большая металлоемкость оборудования, высокая стоимость водородной установки и самого водорода.

По состоянию на 2023 год в России функционируют либо готовятся к вводу в эксплуатацию порядка двадцати установок гидрокрекинга. Преобладающая часть технологий и оборудования относится к зарубежным разработкам, поэтому санкции существенно повлияли на планы НПЗ. В июне 2023 года компанией «НОВАТЭК» запущен комплекс гидрокрекинга в порту Усть-Луга на Балтике. Установка рассчитана на переработку мазута после фракционирования газового конденсата, в итоге доля светлых нефтепродуктов в общем объеме составит 99 %.

Среди положительных моментов стоит упомянуть полное импортозамещение катализаторов гидрокрекинга, которое планируется в 2028 году. В Стерлитамаке начат выпуск этого важнейшего элемента нефтепереработки, по ряду ключевых параметров продукция превосходит импортные аналоги. Тем самым снимается зависимость от зарубежных производителей.

На этом стоит завершить тему основных технологических схем нефтяного производства. После получения отдельных фракций идет менее масштабное производство масел, индивидуальных углеводородов, полимеров, резины и других материалов, которые используются в современном обществе.

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

По 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 млн до 7,5 млн баррелей в день.

В России еще не достигнут среднемировой уровень глубины переработки нефти в 90 %. Однако наша страна 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 рублей.

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 тонн в год, дизеля того же класса – более чем на 25 млн тонн в год.

Теперь мы с пониманием можем сказать, что такое нефть и какой огромный путь прошло человечество – от простого сжигания сырой нефти до создания топлива для космических ракет. Мы разобрались с составом и свойствами нефтепродуктов, заглянули в их химию и физику, коснулись вопросов добычи и транспортировки. Сделаем следующий шаг – погрузимся внутрь процессов и посмотрим, что же на